探究镁与氯化铵溶液的反应

探究镁与氯化铵溶液的反应

一、探究问题的提出

在学习了盐类水解之后,许多学生认为镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因是：氯化铵水解呈酸性,镁与水解产生的H ＋反应生成氢气。反应的离子方程式为ＮH ４++H 2O=NH 3Ｈ２Ｏ+Ｈ ＋，Mg + 2H ＋=M g ２+＋H ２。这种观点也为许多教师所认同,在有些教学参考资料上也有类似的解释。但我们认为这样解释并不符合事实,因而通过实验探究来验证自己的猜想。

二、相关资料查阅综述

１。镁与氯化铵反应不仅有氢气生成，还有氨气以及氢氧化镁。 ２.镁与氯化铵溶液反应剧烈是由于NH 4+与C ｌ-反应引起的：

镁离子能与按盐溶液反应放出氢气,并非由于NH ４+水解使溶液先酸性导致，而是N Ｈ4＋直接与M ｇ(OH ）2作用而使其溶解,消除了保护层，反应为Mg （ＯＨ)

２ +2NH 4+= Mg 2+

+2N Ｈ3 H 2Ｏ,这样镁与水接触反应,镁与铵盐反应的初始阶段总反应为Mg+ ２NH 4+ +2H 2O=Ｍg 2++2N Ｈ3 H 2O ＋Ｈ2，后来溶液碱性增强后，又有M ｇ(OH)２生成，Ｍg ２++２ NH 3 H ２O= Mg(O Ｈ）2+２ＮH ４+,但沉淀并非在镁的表满产生，此时反应的继续可与认为NH 4+充当了镁与水的反应的催化剂,Ｍg+2Ｈ2O= Ｍg(OH ）2＋ H ２。

氯离子加快镁与水反应，是由于氯离子具有将强的穿透的作用，能是Ｍg(O Ｈ）2从镁表面脱咯，这样失去保护层的镁就可与水反应了。

由此可见,镁与氯化铵溶液反应，其中ＮH 4＋与C ｌ－都使反应有利进行,本质仍为镁与水的置换反应.

3.NH ４＋ 的酸性本质

根据酸碱质子理论,能够给出质子（H ＋ ) 的物质叫酸，能够接受质子(H + ) 的物质叫碱.现以Ｈ２O 、酸（HA ） 、NH ３ 为例说明于下。

Ｈ2O 是一种中性溶剂,水分子之间发生质子的转移,能发生自电离:

H 2O ＋ H ２O → Ｈ3O + + OH —

（碱1） （酸1） (酸2) （碱2）

根据酸碱质子理论H2O 既可以是酸,又可以是碱，是一种两性溶剂。

酸（以ＨA 为代表） 在水中的电离： H 2O ＋ ＨA → H 3Ｏ+ + A - （碱1） （酸1） (酸2） (碱2）

可见酸溶于水的离解，不能简单看成是酸分子离解成酸,根离子和氢离子（即质子H ＋ ） ，而应该理解为是水分子和酸分子之间的质子转移作用,作为溶剂的水起着碱的作用。所以酸与金属(例如Mg) 反应生成的H ２ ，是源自酸中的Ｈ+ 。

Mg ＋ 2H 3O + =Mg 2 +

＋ 2H 2O + H 2 ↑

NH

3溶于水的离解是NＨ

3

和H

2

O 的质子转移作用：

ＮH

3 + H

２

O →NＨ

4

++ OＨ-

（碱１) (酸1) （酸2）（碱2）

作为溶剂的水起着酸的作用, NH

4+也应是酸,这就是NH

4

+ 的酸本质。

三、问题解决设想思路

探究1：镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气.

探究2:镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因

设想1：镁与氯化铵水解产生的Ｈ+反应生成氢气

设想２：NＨ

4

+的作用

设想３：Cｌ-的作用

四、实验设计方案

实验药品:镁粉，NH

4Cｌ固体， CH

3

COONH

4

固体，NＨ

４

NＯ

3

固体，ＫNO3

固体, NaＣl固体、酚酞试液

实验仪器：托盘天平、试管、50ml容量瓶(5个)、红色石蕊试纸、酒精灯及其他玻璃

仪器

探究1:镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气,还有氨气.

在盛有４。０mＬ１．0mol／L NH

４

Ｃl溶液中加入０.5０ｇ镁粉用排水法收集一小试管产生的气体, 靠近酒精灯，可以听见爆鸣声.再用湿润的红色石蕊试纸检验试管口产生的气体，试纸变蓝。

探究２:镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因

设想１：镁与氯化铵水解产生的H+反应生成氢气

在盛有3。0 mＬ 1.0 moｌ/L CH

3COONＨ

4

溶液和3。0 mL 1.０ mol／ＬNH

4

ＮO

3溶液的2支试管中分别加入0.2０g镁粉，观察现象。由于CH

3

COONH

4

溶液是

中性的,如果NH4NＯ3溶液中有大量气泡产生,但CＨ

３ＣOONH

４

溶液中无气泡产生,

则说明是ＮH

4

+水解产生的H+与镁反应,使其反应速率加快。若都有大量气泡产生,则这个设想不成立。

设想2:NＨ

4

+的作用

在盛有３．０mL １。０ｍol/L ＮH

4NO

３

溶液和3．0 ｍL １.０ mo

ｌ/LKＮO３溶液的2支试管中分别加入0.2０g镁粉．观察现象.如果NH

4NO

3

溶液

中有大量气泡产生,但KNO3溶液中无气泡产生，则说明是铵离子的作用。如果两者的反应速率相当，则设想不正确。

设想3：Ｃl-的作用

在盛有3．０mL 1。0 mｏl／LNaＣｌ溶液和3.0 mL 1.0 mol/LKＮO３溶液的2支试管中分别加入0．20g镁粉.观察现象。如果ＮａCl溶液中有大量气泡产生，但KNO3溶液中无气泡产生，则说明是氯离子的作用。

五、实验现象与分析