探究镁与氯化铵溶液的反应

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1、探究性实验设计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NH4++H2O=NH3H2O+H+，Mg+2H+=Mg2++H2。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NH4+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

2、NH4+水解使溶液先酸性导致，而是NH4+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+2NH4+=Mg2++2NH3H2O，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+2NH4++2H2O=Mg2++2NH3H2O+H2，后来溶液碱性增强后，又有Mg(OH)2生成，Mg2++2NH3H2O=Mg(OH)2+2NH4+，但沉淀并非在镁的表满产生，此时反应的继续可与认为NH4+充当了镁与水的反应的催化剂，Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2。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(OH)2从镁表面脱咯

3、，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NH4+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H2O、酸(HA)、NH3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+H2O→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:H2O+HA→H3O++A-(碱1)(酸1)(酸2)(碱2)可见酸溶于

4、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+。Mg+2H3O+=Mg2++2H2O+H2↑NH3溶于水的离解是NH3和H2O的质子转移作用:6探究性实验设计NH3+H2O→NH4++OH-(碱1)(酸1)(酸2)(碱2)作为溶剂的水起着酸的作用,NH4+也应是酸,这就是NH4+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

5、与氯化铵水解产生的H+反应生成氢气设想2：NH4+的作用设想3：Cl-的作用四、实验设计方案实验药品：镁粉，NH4Cl固体，CH3COONH4固体，NH4NO3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/LNH4Cl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：

6、镁与氯化铵水解产生的H+反应生成氢气在盛有3.0mL1.0mol/LCH3COONH4溶液和3.0mL1.0mol/LNH4NO3溶液的2支试管中分别加入0.20g镁粉，观察现象。由于CH3COONH4溶液是中性的，如果NH4NO3溶液中有大量气泡产生，但CH3COONH4溶液中无气泡产生，则说明是NH4+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：NH4+的作用在盛有3.0mL1.0mol/LNH4NO3溶液和3.0mL1.0mol/LKNO3溶液的2支试管中分别加入0.20g镁粉.观察现象。如果NH4NO3溶液中有

7、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3.0mL1.0mol/LNaCl溶液和3.0mL1.0mol/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6探究性实验设计（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实验1内容实验现象分析与结论在盛有4.0mL1.0mol/LNH4Cl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

8、纸检验试管口产生的气体，