王大華

（陜西平利縣長(zhǎng)安初級(jí)中學(xué) 陜西 平利 725509）

一、問(wèn)題提出

人教版九年級(jí)化學(xué)（上）第五單元課題1質(zhì)量守恒定律［實(shí)驗(yàn)5-2］取一根用砂紙打磨干凈的長(zhǎng)鎂條和一個(gè)石棉網(wǎng)，將它們一起放在托盤(pán)天平上稱(chēng)量，記錄所稱(chēng)的質(zhì)量。在石棉網(wǎng)上方將鎂條點(diǎn)燃，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。將鎂條燃燒后的產(chǎn)物與石棉網(wǎng)一起放在托盤(pán)天平上稱(chēng)量，比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。

該實(shí)驗(yàn)可行嗎？鎂條燃燒后的產(chǎn)物與石棉網(wǎng)的總質(zhì)量會(huì)比反應(yīng)前的質(zhì)量多嗎？

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取適量的鎂條連同蒸發(fā)皿和鑷子一起放在電子天平 （本實(shí)驗(yàn)采用精確量為0.001g電子天平）上稱(chēng)量，記錄所稱(chēng)的質(zhì)量。在蒸發(fā)皿的上方將鎂條點(diǎn)燃，發(fā)現(xiàn)有大量白煙生成。同時(shí)鑷子前端有白色固體附著。蒸發(fā)皿收集到鎂條燃燒后的產(chǎn)物與鑷子一起放在電子天平上稱(chēng)量，比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1 2 3實(shí)驗(yàn)前物質(zhì)質(zhì)量（g） 48.105 48.025 46.443實(shí)驗(yàn)后物質(zhì)質(zhì)量（g） 48.023 47.927 46.437

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)后物質(zhì)總質(zhì)量比反應(yīng)前物質(zhì)總質(zhì)量減少。為什么反應(yīng)后物質(zhì)質(zhì)量反而比反應(yīng)前的少呢？從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看鎂燃燒有大量白煙生成。白煙的成分是什么？鎂燃燒時(shí)所產(chǎn)生的白色煙霧，那不是氧化鎂，也與氧化鎂無(wú)關(guān)。它的產(chǎn)生原因是：當(dāng)鎂在有限的空氣中燃燒時(shí)，除了生成氧化鎂外，同進(jìn)還生成一定數(shù)量的氮化鎂，反應(yīng)式為3Mg+N2＝點(diǎn)燃Mg3N2。由于氮化鎂易升華,是典型離子化合物。如果空氣濕度較大，氮化鎂會(huì)與水蒸氣發(fā)生強(qiáng)烈的水解反應(yīng)：Mg3N2+6H2O＝3Mg （OH）2+2NH3。氫氧化鎂和氨氣散逸懸浮在氣流中，大量逸出的白煙就是新生成的氫氧化鎂。另外鎂在氧氣中燃燒溫度很高，鎂的熔點(diǎn)648.8℃，沸點(diǎn)1107℃，導(dǎo)致一部分鎂沸騰并同時(shí)與氧氣氮?dú)夥磻?yīng)分別生成氧化鎂和氮化鎂。鎂條燃燒產(chǎn)生大量白煙不僅含有氫氧化鎂還有氧化鎂小顆粒。燃燒后得到的殘留物必然少于理論產(chǎn)值。那么如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證反應(yīng)后生成物的質(zhì)量增多呢？

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)目的

質(zhì)量守恒定律是化學(xué)基本定律，是教材重點(diǎn)內(nèi)容。教材中設(shè)計(jì)鎂在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突，更全面地理解質(zhì)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確可信性就非常重要。為此，我對(duì)實(shí)驗(yàn)作了一定的改進(jìn)，該實(shí)驗(yàn)便于教師演示，效果明顯。

三、實(shí)驗(yàn)器材選取

鎂在空氣中燃燒時(shí)能夠放出大量的熱和產(chǎn)生很高的溫度，使生產(chǎn)的氧化鎂在高溫下因灼熱發(fā)出強(qiáng)烈的白光，對(duì)教師和學(xué)生視力有一定的危害。所以實(shí)驗(yàn)用量不宜過(guò)大。采用精確度高的電子天平（精確精確量為0.001g）只需取用0.005g左右的鎂就有明顯的效果。實(shí)驗(yàn)符合人性化要求。

本實(shí)驗(yàn)用到的電子天平最大量程僅為100g,采用150mL的塑料瓶代替集氣瓶收集生成物。用鑷子替代坩堝鉗。

玻璃片替代石棉網(wǎng)是防止燃燒生成物溢出。在玻璃片上放置銅片以防止玻璃片炸裂。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.取一定量的鎂條連同玻璃片、銅片、塑料瓶和鑷子一起放在電子天平上稱(chēng)量，記錄所稱(chēng)的質(zhì)量。

2.在酒精燈上將鎂條點(diǎn)燃，塑料瓶罩在鎂條上方（如下左圖）。發(fā)現(xiàn)白煙填充到塑料瓶的中部時(shí)，迅速把燃燒的鎂條放在放置在玻璃片上的銅片上，同時(shí)罩上塑料瓶。鎂條燃燒，瓶中充滿(mǎn)大量白煙（如下右圖）。反應(yīng)后的物質(zhì)連同玻璃片、銅片、塑料瓶和鑷子，一起放在電子天平上稱(chēng)量，分時(shí)間段記錄質(zhì)量。

3.分別取不同質(zhì)量的鎂條重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別填入下表：

實(shí)驗(yàn)后（鎂條熄滅后）（g）1min 2min 3min 4min 5min第一次 89.013 88.987-88.887 88.935 88.993 89.017 89.022 89.023第二次 89.019 88.994-88.908 88.910 89.004 89.033 89.038 89.038第三次 89.012 88.984-88.884 88.900 88.990 89.019 89.021 89.021記錄 實(shí)驗(yàn)前（g） 實(shí)驗(yàn)中（g）（熄滅前 30s）實(shí)驗(yàn)

從圖表中可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始一段時(shí)間（即熄滅前30s），物質(zhì)總質(zhì)量在不斷減少。這是由于燃燒釋放大量的熱導(dǎo)致部分鎂沸騰變成氣體，并與空氣中氣體發(fā)生反應(yīng)生成氧化鎂和氮化鎂 （氮化鎂同時(shí)分解生成氫氧化鎂）以固體小顆粒形式分散到瓶中。實(shí)驗(yàn)后一段時(shí)間（3min以前）質(zhì)量逐漸增大，由于反應(yīng)生成的氧化鎂和氫氧化鎂懸浮于瓶中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸沉積在玻璃板上。致使天平示數(shù)不斷升高。3min后天平示數(shù)明顯大于反應(yīng)前質(zhì)量。待白煙消失，氧化鎂和氫氧化鎂全部沉積在玻璃片上，天平示數(shù)不再變化。整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，而且電子天平再現(xiàn)了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)服力。

［1］ 課程教材研究所.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)（上）［M］.北京：人民教育出版社，2006

［2］ 金衛(wèi)紅.鎂燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解析［J］.杭州教育學(xué)院學(xué)報(bào),2000,（7）