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++HO=N3ttl O+H，Mg+ 2H=Mg2++H。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+与Cl-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+水解使溶液先酸性导致，而是NH+直接与Mg（OH）作用而使其溶解，消除了保护层，反应为Mg（OH2 +2NH+=

Mg++2NHH2O,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+2NM

+2IHO=Mg+2NHH2O+H,后来溶液碱性增强后，又有Mg（OH）生成，M『+2 NHHO= Mg （OH2+2NH+，但沉淀并非在镁的表满产生，此时反应的继续可与认为NH+充当

了镁与水的反应的催化剂，Mg+2bO= Mg（OH2+吐。

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（OH2 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NM与Cl-都使反应有利进行，本质仍为镁与水的置换反应。

3.NH4+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HO 酸（HA）、NH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：

H2O + H 2O —H 3O + 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：

H2O + HA —H 30 + 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H2 ,是源自酸中的H+0 Mg + 2H3O =Mg2 + + 2H 2O + H2 T

NH溶于水的离解是NH和HO的质子转移作用：

+ -

NH3 + H 2O —NH4 + OH

（碱1）（酸1）（酸2）（碱2）

作为溶剂的水起着酸的作用，NH；也应是酸,这就是NH+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+的作用设想3：Cl-的作用

四、实验设计方案

实验药品：镁粉，NHCI固体，CHCOON固体，NHNO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 NHCI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 moI/L CH 3COONI溶液和3.0 mL 1.0 moI/LNH 4NO溶液的

2支试管中分别加入0.20g镁粉，观察现象。由于CHCOONI溶液是中性的，女口果NH4NO3S液中有大量气泡产生，但CHCOON溶液中无气泡产生，则说明是NH+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+的作用

在盛有3.0 mL 1.0 moI/L NH 4NO溶液和3.0 mL 1.0 moI/LKNO3 溶液的2 支试管中分别加入0.20g镁粉.观察现象。如果NHNO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: CI-的作用

在盛有3.0 mL 1.0 moI/LNaCI 溶液和3.0 mL 1.0 moI/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

(1)探究1:镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气

实验1

湿润的红色石蕊试纸 检验试管口产生的气体 试纸变蓝。

收集满气体的试管靠 近火焰，可以听到爆鸣声

(2)探究2:镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因

实验1容

在盛有 4.0mL1.0mol/L NHCI 溶液(左试管)中 加入0.50g 镁粉，在出气 管口用湿润的红色石蕊 试纸检验试管口产生的 气体，观察试纸颜色变 化；用排水法收集一小试 管产生的气体，靠近酒 精灯，仔细听爆鸣声。

在4mIH2O(右试管)中加 入0.50gMg

粉反应，进行 实验现象

对比

左试管是NHCI 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。

右试管是H2O 与 Mg 反

应 现象，反应缓慢，产生

量气泡，试管壁发热

分析与结论 NHCI 溶

液显酸性。分析 化学教科书中都有这样 的数据:0. 1 moI/L NH4CI 溶液的 pH= 5.3 ,1 moI/L NHCI 溶液的 pH = 4. 63 , 足可以溶解Mg (OH) 2沉 淀。把镁条浸放在NHCI 溶液中，自然可以观察到 有比把Mg 条浸放在水中 快得多的H 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：镁和氯化铵溶液 产生的气体不全是氢气， 还有氨气