探究镁与氯化铵溶液的反应

探究镁与氯化铵溶液得反应
一、探究问题得提出
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得原因就是:氯化铵水解呈酸性,镁与水解产生得H +反应生成氢气、反应得离子方程
式为ＮH
4++Ｈ
2
O=NＨ
3
H
2
O+H +,Mg + 2H+＝M g2＋+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得解释。

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得猜想。

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就是由于NH
4
+与Cl—反应引起得:
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,
而就是NH
4+直接与Ｍg(OH)
2
作用而使其溶解,消除了保护层,反应为Mg(OH)
2
+2NH
４+= Mg2+＋2NＨ
3
H
２
O,这样镁与水接触反应,镁与铵盐反应得初始阶段总反应为M
ｇ+ 2ＮH
４＋+2H
2
O=Mｇ2++2NH
３
H
２
O+H
２
,后来溶液碱性增强后,又有Mg(OH)
２
生
成,Mg２++2 NH
3 Ｈ
2
Ｏ= Mg(OＨ)
2
+2NH
4
+,但沉淀并非在镁得表满产生,此时反应得继
续可与认为ＮH
4+充当了镁与水得反应得催化剂,Mg＋2Ｈ
２
O＝ Mg(OH)
2
+ H
2。

氯离子加快镁与水反应,就是由于氯离子具有将强得穿透得作用,能就是Ｍg(OH)
2
从镁表面脱咯,这样失去保护层得镁就可与水反应了。

由此可见,镁与氯化铵溶液反应,其中NH
4
＋与Cｌ－都使反应有利进行,本质仍为镁与水得置换反应。

3、NH
4
＋得酸性本质
根据酸碱质子理论,能够给出质子(H+ ) 得物质叫酸,能够接受质子(Ｈ+)
得物质叫碱。

现以Ｈ
2O、酸(HA) 、NH
3
为例说明于下。

H
2
Ｏ就是一种中性溶剂,水分子之间发生质子得转移,能发生自电离:
Ｈ
２O + H
2
O → H
3
O＋ + OH—
(碱1) (酸1) (酸2) (碱2)
根据酸碱质子理论Ｈ2O 既可以就是酸,又可以就是碱,就是一种两性溶剂。

酸(以HA 为代表) 在水中得电离:
Ｈ
2O ＋HA→H
3
Ｏ+＋A－
(碱１) (酸1) (酸2) (碱2)
可见酸溶于水得离解,不能简单瞧成就是酸分子离解成酸,根离子与氢离子(即质子Ｈ+) ,而应该理解为就是水分子与酸分子之间得质子转移作用,作为溶剂得水起着碱得作用、所以酸与金属(例如Ｍg) 反应生成得H2 ,就是源自酸中得H＋、
Ｍg + ２H
3Ｏ+＝Ｍg２+＋２H
２
Ｏ＋ H
２
↑
ＮＨ
3溶于水得离解就是NＨ
3
与Ｈ
２
Ｏ得质子转移作用:
NH
3＋Ｈ
２
O → NH
４
+＋OH—
(碱1) (酸1) (酸２) (碱２)
作为溶剂得水起着酸得作用, NＨ
4+也应就是酸,这就就是ＮＨ
４
＋得酸本
质。

三、问题解决设想思路
探究1:镁与氯化铵溶液产生得气体不全就是氢气,还有氨气、探究2:镁能够与氯化铵溶液剧烈反应得原因
设想１:镁与氯化铵水解产生得Ｈ＋反应生成氢气
设想2:NH
４
+得作用
设想3:Cｌ－得作用
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、酒精灯及其她玻璃
仪器
探究1:镁与氯化铵溶液产生得气体不全就是氢气,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得气体, 靠近酒精灯,可以听见爆鸣声。

再用湿润得红色石蕊试纸检验试管口产生得气体,试纸变蓝。

探究2:镁能够与氯化铵溶液剧烈反应得原因
设想1:镁与氯化铵水解产生得H+反应生成氢气
在盛有３、0 mL 1。

0 mol/L CH
３ＣOONH
４
溶液与３.０ mL 1、0 mｏｌ
/LNH
4NO
３
溶液得2支试管中分别加入0.２0g镁粉,观察现象、由于ＣH
3
COONＨ
4
溶液就是中性得,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,则说明就是NＨ
4
+水解产生得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
+得作用
在盛有 3.0 mＬ１、0 mol/Ｌ NＨ
４NO
３
溶液与3。

0 mL 1.０mｏl/L
ＫNO3溶液得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,则说明就是铵离子得作用、如果两者得反应速率相当,则设想不正确、
设想3:Cl—得作用
在盛有3。

0 mL 1、0 moｌ/LNaCｌ溶液与3.0 mL １、0 mol/LKＮO3溶液得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,则说明就是氯离子得作用。

五、实验现象与分析
(1) 探究1:镁与氯化铵溶液产生得气体不全就是氢气,还有氨气
在盛有4.0mＬ1、0mｏｌ
／Ｌ NＨ
4
Cｌ溶液(左试管)中加入0.50g镁粉,在出气管口用湿润得红色石蕊试纸检验试管口产生得气体,观察试纸颜色变化;用排水法收集一小试管产生得气体, 靠近酒精灯,仔细听爆鸣声。

在4ｍｌＨ
２
O(右试管)中
加入０.５0gMg粉反应,进行对比。

左试管就是NH
４
Cl与Mg
反应现象,反应剧烈,产
生大量白色絮状沉淀,放
出大量热。

右试管就是H
2
O与Ｍｇ
反应现象,反应缓慢,产
生少量气泡,试管壁发
热。

湿润得红色石蕊试纸
检验试管口产生得气体,
试纸变蓝。

收集满气体得试管靠
近火焰,可以听到爆鸣声
NH
４
Cl 溶液显酸性。

分析
化学教科书中都有这样
得数据:0、１mol/L
NH4Ｃl 溶液得pH= 5。

3 ,1 ｍol/Ｌ NH
4
Cｌ
溶液得pH = 4。

63 ,足
可以溶解Ｍｇ(ＯH)
2 沉淀。

把镁条浸放在
NH
4
Cｌ溶液中,自然可以
观察到有比把Mｇ条浸
放在水中快得多得H
2
气
泡产生。

试纸变蓝,说明有氨气
生成。

可以听到爆鸣声,说明
有氢气
结论:镁与氯化铵溶液
产生得气体不全就是氢
气,还有氨气
设想１:镁与氯化铵水解产生得H+反应生成氢气
实验2内容实验现象分析与结论1.在盛有3。

0 mL 1。

０
mol/L CＨ
3ＣOONH
4
溶液与
3。

０ｍL 1。

0 ｍol/L
ＮH
4NO
3
溶液得2支试管中
分别加入0、20ｇ镁粉,观察现象、由于CH
3
Ｃ
OONH
4溶液就是中性得,如
CH
３
CＯONH
4
溶液(左试
管)与NＨ
4
ＮＯ
3
溶液(右
试管)分别与Mg粉反应
两试管反应都很剧烈,说
明NH
4
NO
3
水解产生得H＋
对反应得影响甚小,主要
就是ＮＨ
4
＋对反应影响。

CH
3
COONＨ
４
溶液与Ｍｇ粉
反应,产生泡沫,逐渐上
升,而ＮH
4
NO
３
溶液与Mg
果NH
４ＮO
3
溶液中有大量
气泡产生,但CH
3ＣOONH
4
溶液中无气泡产生,则说
明就是NＨ
4
+水解产生得
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。

两试管反应都很剧烈,但
左试管反应产生泡沫,上
升至试管口,而NH
４NＯ
3
溶
液与Mg反应产生得气泡不能形成泡沫粉反应并没有泡沫,可能就是溶液得粘稠程度不一样,产生泡沫效果。

可能就是CＨ
3
COＯ—影响。

2。

为了排除CH
3
ＣOO－得
影响,增做了CH
3
ＣOONa
与H
2
O分别于Mg反应得
探究实验
反应程度一样CH
3
COONa溶液与H
2
O都与
Mｇ反应,产生Mｇ(Ｏ
H)
2。

反应程度一样,说明不就是
CＨ
３
CＯO－影响反应速率、
结论:Ｈ
2
O就是氧化剂,并不就是镁与氯化铵水解产生得H＋反应生成氢气。

４
实验３内容实验现象分析与结论在盛有3.0 mL １。

0 ｍ
ol/L NH
4NO
3
溶液与3。

0 mL
1、０ moｌ/LＫＮO
3
溶液得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,则说明就是铵离子得作用、如果两者得反应速率相当,则设想不正确。

NH
4
NO
3
溶液(左试管)与
KＮＯ
３
溶液(右试管)分
别与Ｍg粉反应
左试管反应剧烈,右试管
反应很少。

ＮH
4
NO
3
溶液(左试管)与
KNO
3
溶液(右试管)分别与
Mｇ粉反应 ,排除阴离子
得影响,NH
4
ＮO
3
溶液(左
试管)与Mｇ反应剧烈,说
明ＮH
4
+ 起氧化剂得作用
结论:NH
4
+ 起氧化剂得作
用
设想3:Cl－起催化得作用
实验4内容实验现象分析与结论
在盛有3。

０ mL 1、
0 ｍｏl/ＬNaCl溶液与3、0 mL 1、０mol/LKNO
3溶液得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KＮO
３溶液中无气泡产生,则说明就是氯离子得作用。

NaCl溶液(左试管)与
KＮO
３
溶液(右试管)分别
与Mg反应
反应速率几乎一样
反应速率几乎一样,说明
Cl—对反应速率得贡献几
乎没有、
结论:Ｃl—不就是起催化
得作用
六、实验讨论
实验１、2说明镁能与铵盐溶液反应放出氢气,并非由于NH
4
+ 水解使溶液显
酸性导致(CH
3 CＯONＨ
4
溶液为中性),而就是NH
4
+ 直接Ｍg(OH)
2
作用使其溶解,
消除了“保护层”,反应式为Ｍg(OＨ)
2 +2ＮＨ
4
+ = Mｇ2+ +2ＮＨ
3
·H
2
O ,这样镁
便与水接触反应,镁与铵盐反应得初始阶段总反应式为Mｇ + 2Ｈ
２Ｏ + 2NH
4
+ =
Ｍｇ２＋+2NH
3·H
2
O ＋H
２
↑,当溶液碱性增强后,又会有Mｇ(ＯH)
2
生成:Mg2+ ＋
2NH
３·Ｈ
2
O = Mg(OH)
２
↓+ 2NH
4
+ ,但沉淀并非在镁得表面产生,此时反应得继续
可以认为NH
4+ 充当了镁与水反应得催化剂:Ｍg + ２H
2
Ｏ= Mg(ＯＨ)
２
↓ +
H
2 ↑
根据酸碱质子理论, NH
４+与H
2
O 都就是可以提供质子得酸类物质。

但在NH
4
Cl
溶液中,ＮＨ
4Cｌ电离出得c (ＮH
4
＋ )》H
2
Ｏ电离出得c (Ｈ+ ) ,从而降低
H 2O 向溶液中提供Ｈ＋得作用。

所以,把Mg 带放入ＮH
4
Ｃl 溶液中,Mg 面对Ｈ
2O 与NH
4
+这2 种氧化剂,首先就是被数量最多,浓度最大得,更容易提供质子得Ｎ
Ｈ
4+所氧化。

鉴于此,笔者认为能够用来反映Mｇ与铵盐溶液反应本质中,NH
４
+ 也
就是氧化剂得作用、得化学表达式应为:
Mg + ２NH
4+ →Mg2 +＋ 2NH
3
↑+ H
2
↑
七、实验结果
镁与氯化铵溶液产生得气体不全就是氢气,还有氨气;,并不就是镁与氯化铵
水解产生得Ｈ＋反应生成氢气;H
２O与NH
4
+ 都就是氧化剂,起氧化作用,Cl- 不就
是起催化得作用、
参考文献
1、周晓宏,张冬临,刘晓渝、镁与铵盐溶液反应得教学分析、化学教育 2007(８):５５－62
２.李翘、镁与氯化铵水溶液反应机理得探讨。

长沙就是雅礼中学。

3。

罗华荣,彭晓玲.探究镁与氯化铵溶液得反应、中学化学教学参考20０９.8
4、周开雄。

镁与氯化铵溶液得反应得实验研究。

化学教育２005.４。