鎂的化學性質的意外發(fā)現

1、鎂與碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液反應探究鎂與碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液反應探究寧波市鎮(zhèn)海區(qū)龍賽中學閻娜花熊劍（郵編315201）隨著新課程改革的不斷深入，培養(yǎng)學生的探究能力顯得越來越重要。實驗探究在化學教學中起著舉足輕重的作用，充分利用化學學科“以實驗為基礎”的基本特征，挖掘和開發(fā)化學實驗在探究性學習中的功能，對于改變學生的學習方法，形成終身學習的能力具有重要的意義。在教學過程中要引導學生從實驗中去發(fā)現問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)實驗探究能

2、力。實驗探究讓學生思維開闊、膽大心細，敢想、敢做，實驗探究不僅給學生展開了一個新世界，指導教師也從中受益匪淺，真正體現了教學相長。提出問題：提出問題：在實驗探究的教學中，學生總會問一些老師從來沒有認真思考的問題，或者是一些想當然的問題，使老師也陷入困惑之中。如學習金屬鎂的性質時，就有學生問：金屬鎂的化學性質與金屬鈉是否類似？在酸堿鹽溶液中都可以反應嗎？還有一個學生提出，他在課外遇到這樣的一個問題：“鎂條能與NaHCO3溶液反應，產生氣體

3、和沉淀，與Na2CO3不發(fā)生反應?！边@些同學想通過實驗來研究有關鎂與常用酸堿鹽水溶液的反應情況。于是我為了滿足學生們的要求，根據自己的知識水平結合學校實驗條件，給他們準備了如下試劑和試紙：鎂條、砂紙、蒸餾水、濃度均為0.1molLNH4Cl、NaOH、NaHCO3、Na2CO3溶液和鹽酸、PH試紙、紅色石蕊試紙等供學生開展實驗探究；在學生的研究過程中后又準備了不同濃度的NaHCO3、Na2CO3溶液。我和學生一起通過一系列試管實驗，還真

4、有意外的發(fā)現。探究結果探究結果：Ⅰ表面擦去氧化膜的鎂片分別放入體積約2mL，濃度均為0.1molLNH4Cl、NaOH、NaHCO3、Na2CO3四種溶液以及蒸餾水中，均能發(fā)生反應。其中NH4Cl溶液中反應速率最快，按照NaHCO3、Na2CO3、蒸餾水、NaOH溶液的次序反應速率減慢。Ⅱ表面擦去氧化膜的鎂條分別放在不同濃度的NaHCO3和Na2CO3溶液中，反應的速率隨濃度的增加而加快，與飽和NaHCO3及飽和Na2CO3溶液反應時，

5、可觀察到放入鎂條均會迅速反應，產生大量氣泡，并且產生氣泡的速率NaHCO3溶液明顯比Na2CO3溶液更快。放置約1個小時左右NaHCO3溶液中有白色沉淀生成，放在Na2CO3溶液中的鎂條表面變暗。放置約2小時左右，再進行觀察，Na2CO3溶液中也產生白色不溶物，但前者不溶物多一些。如圖1為反應開始瞬間，圖2為放置約2小時后的情況，左邊試管盛Na2CO3溶液，右邊盛NaHCO3溶液。Ⅲ表面擦去氧化膜的鎂條放入NaOH溶液中也會反應產生氣泡

6、，約1分種左右鎂條表面就有許多氣泡，放置一段時間后除鎂條表面上有氣泡外沒有其他明顯現象，與鎂條跟水反應相比，比鎂條在蒸餾水中產生的氣泡速率小。如圖3，左邊試管盛的是NaOH溶液，右邊盛的是蒸餾水。本想讓學生通過實驗探究了解“鎂條與酸性溶液反應的速率最快，與堿性溶液反應比鎂與水反應要慢”，結果卻出人意料，堿性NaHCO3和Na2CO3溶液中的反應明顯比水中快，并且濃度越大反應速度越快，這該如何解釋？面對這從未想過、做過的實驗現象，教師與學

7、生同樣處于困惑狀態(tài)。但是根據自己的實踐經驗做出了如下決定：一方面讓學生將酸性、中性、堿性溶液與鎂反應的實驗放置一段時間再觀察；另一方面指導學生查專業(yè)文獻，尋找合理解釋。現象分析現象分析：Ⅰ鎂與水反應的實質是與水電離出的H反應，H濃度越大反應速率越大；其反應速率還受其它因素的影響。Ⅱ擦去氧化膜的鎂條與濃度為0.1molL的NH4Cl反應，速度快的原因是：NH4水解使溶液呈酸性，溶液中H濃度增大是反應加速的主要原因。用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗

8、產生的氣體，結果試紙變藍，說明氣體中有氨氣（NH3），理論分析還有氫氣（H2）。Ⅲ查閱文獻發(fā)現：HCO3作為質子給予體，會加速反應的進行。即NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO3HCO32、H2OHOH；Mg和H反應生成H2和Mg2，Mg2跟OH、CO32生成難溶物Mg(OH)2和MgCO3，則H、OH、CO32的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動。所以，擦去氧化膜的鎂條與飽和NaHCO3溶液反應時觀察到：立即產生大量氣泡（利用燃著

9、的木條點燃氣體吹起的肥皂泡，有輕微的響聲，說明氣體成分為H2），根據Ksp(MgCO3)=6.82106，Ksp[Mg（OH)2）]=5.611012可知，當OH與CO32離子濃度相當時，可同時與Mg2生成沉淀，生成難溶物可能是Mg(OH)2與MgCO3按一定比例混合而形成的固體物質。飽和Na2CO3溶液中鎂條與水反應生成的Mg2會與CO32結合生成MgCO3促進鎂與水繼續(xù)反應，所以反應速率比與純水反應快，反應中產生H2和MgCO3；在

10、NaOH溶液中鎂條與水反應會受溶液中OH濃度的影響，因溶液中H濃度較小，導致其反應速率比與純水反應慢。反應中得到的沉淀洗凈后加入鹽酸中，沉淀均能完全溶解，同時有大量氣體產生，說明沉淀中含有MgCO3，至于沉淀的具體組成還需要進行定量實驗進行研究。探究反思：探究反思：在探究“擦去氧化膜的鎂片與相應溶液的反應”過程中，雖然對某些實驗現象進行了分析和解釋，得到了同學們的認可，同時也有遺憾，如沒有對沉淀產物進行定量分析。這次探究歷程使學生充分認