鎂帶在空氣中燃燒產(chǎn)物的實驗探究

　　摘 要：通過幾組實驗對比，找到確定鎂帶燃燒產(chǎn)物的最合適的測量方法，并且通過數(shù)據(jù)處理，分析出鎂帶在空氣中燃燒的主要產(chǎn)物是氧化鎂的原因。
　　關(guān)鍵詞：鎂帶；燃燒；實驗探究；產(chǎn)物
　　
　　中學(xué)化學(xué)教材中寫得很清楚，鎂帶在空氣中燃燒的產(chǎn)物是氧化鎂。實際上，在空氣中除了氧氣還有大量氮氣，那么鎂帶在空氣中點燃，產(chǎn)物應(yīng)該還有氮化鎂。參加反應(yīng)的氧氣和氮氣是否也是按空氣中存在的質(zhì)量比進行的？如果是這樣，鎂帶燃燒的主要產(chǎn)物就應(yīng)該是氮化鎂了。鑒于上述原因，本人設(shè)計了下面幾組實驗，以探究鎂帶在空氣中燃燒的產(chǎn)物。
　　一、實驗原理
　　原理一：堿土金屬活潑性略差，室溫下這些金屬表面緩慢生成氧化膜。它們在空氣中加熱才發(fā)生顯著反應(yīng)，除生成氧化物外，還有氮化物生成。
　　原理二：空氣中氧氣和氮氣的質(zhì)量比。
　　m（O2）：m（N2）=32×0.21∶28×0.78=6.72∶21.84=0.308
　　原理三：氮在高溫時能與許多金屬或非金屬反應(yīng)而生成氮化物如Mg3N2。這類氮化物大多是固體，化學(xué)性質(zhì)活潑，遇水即分解為氨與相應(yīng)的堿。
　　Mg3N2＋6H2O==3Mg（OH）2↓＋2NH3↑
　　二、實驗用品
　　電子天平、鑷子、石棉網(wǎng)、鎂帶、坩堝、火柴。
　　三、實驗方案
　　讓鎂帶在坩堝中燃燒，稱量燃燒后剩余的產(chǎn)物質(zhì)量。根據(jù)計算結(jié)果，推斷空氣中與鎂帶反應(yīng)的氧氣和氮氣質(zhì)量的比值，并與空氣中氧氣與氮氣的質(zhì)量對照，分析原因。
　　四、實驗過程
　　1.實驗操作
　　實驗一：稱取鎂條M，放入坩堝中，將坩堝放在石棉網(wǎng)上，用電子天平測出質(zhì)量m，用酒精燈加熱，結(jié)果無現(xiàn)象，實驗失敗。說明鎂帶在加熱的情況下反應(yīng)沒有明顯實驗現(xiàn)象。
　　實驗二：稱取適量鎂條M，用鑷子放入坩堝，將坩堝放在石棉網(wǎng)上，罩上燒杯，用電子天平測出質(zhì)量m1。用火柴點燃，快速罩上燒杯，在通風(fēng)恒溫條件下等反應(yīng)結(jié)束。冷卻實驗用品到室溫，用電子天平測出質(zhì)量m2?，F(xiàn)象為燒杯內(nèi)有耀眼白光，反應(yīng)剛結(jié)束時燒杯內(nèi)有濃煙，當(dāng)降到室溫時，煙仍未散盡。說明通過冷卻密封的辦法來稱量鎂帶燃燒的所有產(chǎn)物，是不現(xiàn)實的。
　　由實驗原理三知道，鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂，氮化鎂遇到空氣中的水分就生成氫氧化鎂和氨氣，大量逸出的白煙就是新生成的氫氧化鎂。如果實驗?zāi)軠?zhǔn)確稱量剩余的氧化鎂，根據(jù)鎂的總重量，就可以算出生成氮化鎂的質(zhì)量。
　　總結(jié)上述實驗的不足，設(shè)計如下實驗。
　　實驗三：（1）用電子秤把坩堝和罩子的總質(zhì)量測出m1。
　?。?）向坩堝中加入鎂帶，將坩堝放在石棉網(wǎng)上，再次測出總質(zhì)量m2。
　　（3）點