实验探究论文:镁带在空气中燃烧产物的实验探究

摘要:通过几组实验对比，找到确定镁带燃烧产物的最合适的测量方法，并且通过数据处理，分析出镁带在空气中燃烧的主要产物是氧化镁的原因。

关键词:镁带;燃烧;实验探究;产物

中学化学教材中写得很清楚，镁带在空气中燃烧的产物是氧化镁。实际上，在空气中除了氧气还有大量氮气，那么镁带在空气中点燃，产物应该还有氮化镁。参加反应的氧气和氮气是否也是按空气中存在的质量比进行的,如果是这样，镁带燃烧的主要产物就应该是氮化镁了。鉴于上述原因，本人设计了下面几组实验，以探究镁带在空气中燃烧的产物。

一、实验原理

原理一:碱土金属活泼*略差，室温下这些金属表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中加热才发生显著反应，除生成氧化物外，还有氮化物生成。

原理二:空气中氧气和氮气的质量比。

m(o2):m(n2)

=32×0.21?28×0.78=6.72?21.84=0.308

原理三:氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化物如mg3n2。这类氮化物大多是固体，化学*质活泼，

遇水即分解为氨与相应的碱。

mg3n2，6h2o==3mg(oh)2?，2nh2?

二、实验用品

电子天平、镊子、石棉网、镁带、坩埚、火柴。

三、实验方案

让镁带在坩埚中燃烧，称量燃烧后剩余的产物质量。根据计算结果，推断空气中与镁带反应的氧气和氮气质量的比值，并与空气中氧气与氮气的质量对照，分析原因。

四、实验过程

1.实验*作

实验一:称取镁条m，放入坩埚中，将坩埚放在石棉网上，用电子天平测出质量m，用酒精灯加热，结果无现象，实验失败。说明镁带在加热的情况下反应没有明显实验现象。

实验二:称取适量镁条m，用镊子放入坩埚，将坩埚放在石棉网上，罩上烧杯，用电子天平测出质量m1。用火柴点燃，快速罩上烧杯，在通风恒温条件下等反应结束。冷却实验用品到室温，用电子天平测出质量m2。现象为烧杯内有耀眼白光，反应刚结束时烧杯内有浓*，当降到室温时，*仍未散尽。说明通过冷却密封的办法来称量镁带燃烧的所有产物，是不现实的。

由实验原理三知道，镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁，氮化镁遇到空气中的水分就生成*氧化镁和氨气，大量逸出的白*就是新生成的*氧化镁。如果实验能准确称量剩余的氧化镁，根据镁的总重量，就可以算出生成氮化镁的质量。

总结上述实验的不足，设计如下实验。

实验三:(1)用电子秤把坩埚和罩子的总质量测出m1。

(2)向坩埚中加入镁带，将坩埚放在石棉网上，再次测出总质量m2。

(3)点燃镁条,不用密闭。镁带剧烈燃烧，放出大量的白*。

(4)等镁条完全燃烧后，大量白*消去，冷却，测出总质量m3。

注意:镁带不能过多，因为太多镁带不能充分燃烧，影响实验结果;燃烧过程有*产生，要有通风设备;称量要冷却在室温下，减少实验误差。

2.数据分析

第一组数据分析:m(o2):m(n2)=1.65

第二组数据分析结果m(o2):m(n2)=1.17(舍弃)

第三组数据分析结果m(o2):m(n2)=1.75

实验平均值m(o2):m(n2)=1.70

由实验原理二知道，空气中氮气的含量远远比氧气多，氧气的质量与氮气的质量比为0.308。总结上面实验数据知道，参加反应的氧气的质量比氮气的质量多。

3.理论解释

《无机化学简明教程》209页指出n的电负*为3.04，o的电负*为3.44，所以氧元素比氮元素非金属*更强。氮的电负*和氧的电负*很接近，但氧气要比氮气活泼得多，主要是因氮原子间形成的键能太大，n=n的键能为946kj/mol，o=o的键能为498kj/mol。而拆开这些键需要的能量很高，虽然氮气理论上也能与镁反应，但由于活泼*的限制，燃烧产物中氮化镁就很少了。

另外，镁也可以跟空气中的co2反应生成氧化镁和碳。但实验中并没有观察到生成碳，原因是在空气中二氧化碳的体积仅占约0.03%、正四价碳的氧化*比氧氮弱，就算有少量反应物生成，氧也把它氧化了。

五、实验结论

镁带燃烧时，主要产物是氧化镁，同时产生的大量的白*是氮化镁水解的产物*氧化镁和氨气。

六、实验反思

由空气中氮气和氧气与金属镁反应的多少，得出在化学反应中，我们不能想当然地认为含量多的气体，反应就多，

更重要的是要考虑气体自身的活泼*。

参考文献:

,1,王金龙.镁与氮气反应实验的设计,j,.中学化学，2006(3):21.

,2,王祖浩.化学(必修),m,.南京:*苏教育出版社，2005:56.

第2篇：对镁条燃烧实验的探究

对镁条燃烧实验的探究

在进行第五单元:化学方程式<课题1、质量守恒定律>探究实验:镁条燃烧前后质量的测定的过程中，最后学生观察到三种不同的结果:

取一根用砂纸打磨干净的长镁条(10cmd左右)和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量。在石棉网上方将镁条点燃，如图所示

反应结束后，将镁条燃烧后的产物与石棉网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量。

同学们描述出观察到的实验现象:镁条剧烈燃烧，放出热量，产生耀眼的强光，并并且产生大量白*，同时生成白*粉末状物质。

但对于质量的观察，却有三种不同的结果:

1、质量增加。

2、质量不变。

3、质量减少。

这是怎么回事呢?有点出乎我的意料，按正常教学参考书上所示，质量增加的原因是因为镁与空气中的氧气反应，生成氧化镁，所以质量增加。这与教材上利用质量守恒定律来解释镁条燃烧实验是一致的。

那么质量不变、质量减少该怎么解释呢?

于是我边想边分析说影响实验的因素有:

1、天平的精确度。我们使用的托盘天平，最小刻度为1克，精度不高，1克之内是估算。会不会影响实验的测定呢?

2、实验的条件。如果不在密闭环境中进行，生成物有没有扩散到空气中或其它方式意外损耗的现象呢?

于是大家七嘴八舌，最后形成如下共识:

质量减少的原因:如果生成大量的白*，部分氧化镁扩散到空气中，坩埚钳上也沾有大量白*的物质，因而损耗部分的氧化镁，因而质量有可能减少。

质量不变的原因:如果生成大量的白*，部分氧化镁扩散到空气中，坩埚钳上也沾有大量白*的物质，因而损耗部分的氧化镁，但如果减少的量与增加(氧元素)的量恰好相等，天平也许继续保持平衡。

如果在密闭容器中进行，还会产生这些现象吗?

下课时间到了，留个问题让他们课后思考，但如果能够指导他们用实验*自己的解释，也许效果会更好，但他们还有自己其它科的任务，课太多了。

第3篇：镁条燃烧实验的教学设计研究

镁条燃烧实验的教学设计研究

作者:吴莹

来源:<中学课程辅导·教师通讯>2023年第12期

质量守恒定律是中学阶段一个十分重要的知识点，这一定律是自然界普遍存在的基本定律，在理论中和实践中都占据着重要的地位。质量守恒定律系列实验包括白*在空气中燃烧、铁和硫*铜溶液的反应以及镁在空气中燃烧，本节课老师带领大家来观察镁在空气中燃烧产生的化学现象，进一步验*和学习质量守恒定律，通过对实验现象进行观察，对实验结果进行分析和探究，达到镁条燃烧这一化学实验的目的，使大家充分理解能量守恒定律的含义。

一、实验教学主要内容

之前，在课堂上做镁条燃烧实验的主要内容为:将镁条、蒸发皿一起放在电子天平上称量，记录称量数值。点燃镁条，观察实验现象，生成了大量的白*。镊子前端明显有白*固体。然后将镁条燃烧后的产物再放在电子天平上称量，记录实验数据，如下表，然后对实验前后的数据进行比较、分析。

实验结果显示:镁条燃烧后，生成物的质量比反应前物质总质量减少。为什么会产生这样的实验结果，这样的结果合理吗?可信吗?下面我们来讨论一下。从实验现象中，我们看到镁燃烧有大量白*生成，这种物质不是氧化镁，实验中出现的大量白*其实就是新生成的*氧化镁悬浮在气流中的结果。镁的熔点648。8℃，沸点l107℃，镁在氧气中的燃烧温度很高，所以，镁条燃烧过程中产生的大量白*中还含有*氧化镁成分。所以说，反应后的生成物要小于理论数值。

由于镁条燃烧过程中，生成物的数值变化处在一个动态的过程中，我们设计下一组实验，对反应后生成物的质量由减少到增多的现象进行进一步的验*。

在实验前，要了解反应前的反应物的总质量，镁条在空气中燃烧后质量会增加，因为反应物不仅要考虑镁条，还有空气中的氧气，因此反应前二者的质量总和与反应后各物质的质量总和就相等了。镁在空气中燃烧会发出耀眼的白光，产生大量的*和很高的温度，放出大量的热，这些*是镁条与空气中的物质反应产生的固体小颗粒，所以说有一部分物质便成*扩散在空气中，这样再将反应后的物质放置在天平上称量，可以观察结果。

实验概况描述:实验所用的器械主要为高精度的电子天平，精确度为0。001g，取用0。005g的镁。本实验用的主要器材为精度较高的电子天平，100ml的塑料瓶、玻璃片、铜片。镁条燃烧具体实验步骤:

1。将镁条、玻璃片、铜片、塑料瓶放在电子天平上称，记录数据。然后在实验的每个阶段，对数据进行记录，数据信息如下表。

2。点燃镁条，罩上塑料瓶，产生大量白*，然后将燃烧的镁条放在铜片上，罩上瓶子，瓶内白*不断增多。将反应后的物质和玻璃片、铜片、塑料瓶和镊子，一起放在电子平上称量，记录质量。从实验数据中可以看出，实验开始的初级阶段，生成物质量减少。塑料瓶中的固体小颗粒是氧化镁和*化镁。实验进行一段时间后，生成物质量增加，随着反应时间的增加，氧化镁和*氧化镁固体颗粒就积在玻璃壁上，质量就不断增加，明显大于反应前质量。等到白*消失，质量就不再发生变化。整个实验中的反应物质量是处在一个变化的过程中，电子天平将这一过程合理地记录下来。

二、知识链接与拓展

下面我们再来设计两个实验，来探讨一下金属镁在空气中燃烧的实验问题。

将适量的金属镁在集气瓶中燃烧，来观察生成产物的颜*，对产物进行判断。

实验现象:集气瓶中充满大量白*，冷却后瓶壁及瓶底附有一层厚厚白*粉末状物质，未见淡黄*物质，瓶壁及瓶底有黑*物质。向集气瓶中加入稀盐*，黑*物质很快溶解并有气体放出，一段时间后，白*物质和绝大多数黑*物质完全溶解，仔细观察溶液，有少量黑*絮状物悬浮于其中。

推测:白*粉末状物质无疑是氧化镁，未见淡黄*物质的原因可能是氮化镁生成量少，被大量的白*粉末掩盖；黑*物质不只是炭，可能是镁受热形成蒸汽在瓶壁遇冷凝结的金属镁的细小颗粒；向集气瓶中加入足量稀盐*后溶液中悬浮的少量黑*絮状物，应该是镁与空气中co2发生置换反应生成的炭。镁在空气中燃烧未见淡黄*物质，是不是就代表没有生成氮化镁呢?我们用下面这个实验来加以*:

使金属镁在钟罩内燃烧，观察水面上升情况，来判断氮化镁。

在玻璃片上放上足够量的镁条，在酒精灯是上点燃一段镁条，然后迅速*入玻璃片上的镁条中，立即罩上钟罩。

观察到的实验现象为:钟罩内充满白*，内壁附着白*物质；气球先胀大后缩小；冷却后钟罩内水面上升。重复多次实验，钟罩内水面上升超过1/5。其中最明显的是钟罩内水面上升约1/3处；破玻璃片上有大量白*物质，亦有黑*物质，拨开固体表面粉末，仍有未燃烧的镁，此时，可以看到黄*粉末；在粉末中滴入几滴水，有刺激*气味且能使湿润红*石蕊试纸变蓝的气体产生；在粉末中加入过量盐*，有黑*的悬浮物。

由上述实验现象，可以得出结论:生成产物中以氧化镁为主，也有少量的氮化镁和炭生成。其中，镁和氮气都还有剩余，但是反应并没有继续下去。那么为什么金属镁在氮气中可以燃烧，与钟罩内剩余的氮气就不能继续反应了呢?黄*粉末为什么出现在被白*粉末覆盖的金属镁表面呢?推测原因为以下几点:过量金属镁表面生成了氧化镁覆盖在镁表面，在一定程度上阻隔了反应的继续进行；氮气的*质没有氧气活泼，氧气基本消耗完后，反应速率肯定变

慢，且氮气与金属镁反应放出的热少，最终反应体系的温度降低导致反应停止；氮化镁对热不够稳定，开始时，反应的温度远高于800℃，不利于氮化镁的生成，后来温度降低，此时才有氮化镁生成，所以黄*粉末出现在过量的金属镁表面而被白*粉末覆盖。

三、实验总结

本节课通过以上几组实验，向同学们展示了镁条在空气中燃烧时产生的现象，通过对实验现象以及相关数据的观察、记录，我们得到镁条在空气中燃烧，生成产物中以氧化镁为主，也有少量的氮化镁和炭生成，金属镁不仅与空气中的氧气发生了反应，同时与空气中的氮气反应，产生白*固体。这些白*固体是氧化镁和氮化镁的混和物，遵循质量守恒定律。

质量守恒定律是一则重要的定律，通过白*在空气中燃烧、铁和硫*铜溶液的反应以及镁在空气中燃烧这三组实验来验*这一定律，大家一定要牢固掌握，抓住关键知识点和考点，对实验进行全面了解和掌握，多做习题，对知识加以巩固。通过实验，对能量守恒定律的认识会更深刻，全面了解在事物与外界隔绝的条件下，无论内部发生什么变化，它的总质量一定是不会变的。质量守恒定律在理论中与实践中的应用都很普遍，也十分广泛。

在化学学习中，要努力提高观察能力和对事物的分析能力。尤其是对于化学实验的总结与分析中，要有扎实的语言组织功底，才有利于培养清晰的化学实验思路，对实验内容、结果有更深入的把握，只有这样，才能以不变应万变，在解题时将知识和原理灵活地应用在其中。同时，要提高化学实验的实践*作能力和动手能力，积极参与到化学实验中，用实验这种方式更加直观、更加准确地去体会化学现象的神奇之处，理解化学知识的内涵，并将化学实验与实际生活相结合，把化学知识积极应用到实践中，充分发挥学习化学的意义与价值。

(作者单位:*苏省丹阳市第八中学)