對用“鎂條的燃燒”驗證質(zhì)量守恒定律的幾點粗淺看法

◎伍長源

引言：化學課程的實質(zhì)是在分子、原子層次上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)以及探索其變化規(guī)律的科學，實驗是其中必不可少的基礎(chǔ)性學科。在日常實驗教學中，發(fā)現(xiàn)把驗證質(zhì)量守恒定律的“實驗2：鎂條的燃燒”作為案例，認為有些不妥，現(xiàn)有粗淺看法如下：

一、欠缺嚴謹性

根據(jù)《初中化學實驗教學指導(dǎo)書》P64頁的“實驗原理：鎂條與空氣中的氧氣、氮氣都能反應(yīng)生成氧化鎂和氮化鎂，反應(yīng)前末稱量參加反應(yīng)的氣體的質(zhì)量，因此，理論上反應(yīng)后所稱得的質(zhì)量變大。由于鎂條燃燒過程中有白煙逸散到空氣中，因此實際實驗中，比較反應(yīng)前后稱量所得的質(zhì)量，可能是變大，也可能變小，也可能相等”。雖然課本建議由教師演示，事實是這樣，但是解釋時有點模糊不清，教師不容易講解，學生不容易理解的問題，故認為嚴謹性不夠。

二、科學性不夠

鎂條燃燒會消耗空氣中氧氣，但是也會和氮氣反應(yīng)生成氮化鎂，還會在二氧化碳中燃燒，它是為數(shù)不多的可以在二氧化碳中燃燒的金屬之一。雖然能增加學生認識有些物質(zhì)可以在二氧化碳中燃燒的知識點，可是有多種物質(zhì)參加的反應(yīng)，拿它來驗證質(zhì)量守恒定律是可以的，但是對于初始學習化學的學生來說是有一定難度的，故認為科學性不夠。

三、安全隱患多

安全隱患一：把鎂條引燃后放在石棉網(wǎng)上燃燒，石棉網(wǎng)是由兩片鐵絲網(wǎng)夾著一張石棉水浸泡后晾干的棉布做的，由于石棉纖維能引起石棉肺、胸膜間皮瘤等疾病，許多國家選擇了全面禁止使用這種危險性物質(zhì)，其他一些國家正在審視石棉的危險。因此中國初中、高中化學實驗室至今仍使用石棉網(wǎng)的現(xiàn)象十分令人擔憂（百度摘之）。安全隱患二：金屬鎂對眼、上呼吸道有刺激性，吸入可引起咳嗽、胸痛等（摘于《初中化學實驗儀器手冊》）。安全隱患三：“為了降低托盤天平的靈敏度，以保證天平的稱量結(jié)果有明顯變化，選用足夠長的鎂條”《教師教學用書》化學（九年級上冊P144頁），燃燒產(chǎn)生大量的白煙，同時長時間有炫目耀眼的白光，對靠近實驗臺前面的學生眼睛有一定的影響。故安全隱患大。

四、操作性不易

實驗室配備的鎂條（或鎂帶），質(zhì)軟硬脆，容易折斷，想把它打磨光亮（鎂條有凹槽）很不容易，同時在打磨的過程中會有鎂粉飄揚于空氣中，造成可能被吸入，故認為操作性不易。

五、嚴密性不夠

下面是2015年安徽省初中畢業(yè)學業(yè)考試（化學）試卷15.（7分）

實驗小組成員為以實踐驗證質(zhì)量守恒定律，于是設(shè)計了將鎂條置于空氣中燃燒的化學實驗。題目要求如下：

（1）列出鎂條與氧氣發(fā)生化學反應(yīng)的化學方程式

（2）根據(jù)實驗結(jié)果，小明得出燃燒產(chǎn)物質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條質(zhì)量的結(jié)論，認為此反映與質(zhì)量守恒定律不符。對此，我_____（“同意”或“不同意”）小明的觀點，原因是______。

（3）小紅根據(jù)下圖的裝置對實驗進行了優(yōu)化，以此驗證質(zhì)量守恒定律，仍然發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有少部分黃色的固體。

提出問題：黃色固體是什么？

查閱資料：①氧化鎂呈白色固體狀；②鎂可以與氮氣發(fā)生化學反應(yīng)，形成黃色固體狀的氮化鎂；③氮化鎂和水發(fā)生反應(yīng)后，就會產(chǎn)生氨氣，其特性為可以讓濕潤的紅色石蕊試紙顏色變藍。

【做出猜想】黃色固體為Mg3N2

【實驗探究】請據(jù)此設(shè)計實驗，驗證猜想是否成立

【反思與交流】空氣中的氮氣含量要遠遠多于空氣中氧氣的含量，鎂條燃燒過后，所形成的氧化鎂要高于氮化鎂，原因是什么，請寫出科學解釋_____。［注意：若答對第（4）小題獎勵4分，化學試卷總分不超過60分。］

（4）該興趣小組又做了鎂條與鹽溶液反應(yīng)的實驗，發(fā)現(xiàn)均能產(chǎn)生H2，實驗現(xiàn)象如下：

實驗1：氯化銨與鎂條反應(yīng)：實驗現(xiàn)象：產(chǎn)生大量的氣泡；加熱后的現(xiàn)象：氣泡增加顯著，有氨氣味道。

實驗2：氯化鈉與鎂條反應(yīng)：實驗現(xiàn)象：產(chǎn)生氣泡偏多；加熱后的現(xiàn)象：氣泡有所增多。

實驗3：硫酸鈉與鎂條反應(yīng)：實驗現(xiàn)象：僅有少量氣泡產(chǎn)生；加熱后的現(xiàn)象：氣泡一定程度上增多。

實驗4：水與鎂條反應(yīng)：實驗現(xiàn)象：氣泡極少；加熱后的現(xiàn)象：氣泡增多。

在上述表格中，用水開展實驗的目的是什么？_____。按照上述表格中實驗的現(xiàn)象，請列出三條相關(guān)結(jié)論，并且對產(chǎn)生的原因進行分析（沒有原因分析，不得分）：

①_____；②_____；③_____。

從試卷看，鎂的化學性質(zhì)活潑，能和多種物質(zhì)反應(yīng)，課題用鎂條的燃燒驗證質(zhì)量守恒定律，造成教師教學對鎂的化學性質(zhì)，講解不容易說明白，學生在此時不容易聽懂。故認為嚴密性不夠。

綜上所述，質(zhì)量守恒定律是適用于一切化學反應(yīng)的一個很重要的定律，課文中另外三個實驗學生容易理解和掌握，選擇用“鎂條的燃燒”來驗證質(zhì)量守恒定律認為不合適，初中學生還處在學習化學的啟蒙階段，認為選用操作簡單、容易認知、便于掌握，具有科學性、嚴謹性和安全隱患少的實驗比較好。