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镁与氯化铵溶液化学反应原理的研究

2020-07-27 11:32:19

        活泼金属镁和水的反应不明显,但镁与氯化铵溶液反应有明显现象。对此现象的解释,同学们存在着两种不同见解:一种观点认为氯化铵水解显酸性,溶液中的氢离子跟镁发生反应;另一种观点认为镁跟水产生出氢氧根离子被铵离子结合从而促进反应的发生。

        两种观点的区别在哪里?一个认为是氢离子起作用,一个认为铵根离子起作用。氯化铵溶液既存在大量的铵根离子,又存在一定量的氢离子,从而导致产生两种观点。如果我们可以找到含有大量铵根离子和少量氢离子的溶液做对照,就会判断出来两种观点是否合理实验I:分别取3 ml 3mol/L的氯化铵和醋酸铵溶液,放入表面已擦干净的镁条。发现两个溶液均产生气体,且两者速度相似。

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        由于醋酸铵溶液显中性,溶液中只含有极其少量的氢离子。按照一种观点,醋酸铵溶液和镁条不反应(或者速度较低);按照第二种观点,醋酸铵溶液和镁条发生反应(或者速率和对照组接近)。从实验现象来判断,第二种观点是正确的。反应后溶液呈碱性的原因是铵离子跟氢氧化镁反应形成一水合氨,一水合氨电离使溶液呈弱碱性。由于醋酸铵溶液较难获取,我们还可以分析一下两个观点的其他差异。由于观点一认为反应会消耗氢离子,随着反应的进行,氯化铵溶液的酸性逐渐减弱,从而导致在溶液接近中性时反应停止;由于观点而认为反应主要和铵根离子进行,在溶液碱性时反应荏苒可以发生。

        实验II:取3ml 0.1mol/L的氯化铵溶液,滴入酚酞,发现溶液无明显变化。放入表面已擦干净的镁条。发现有气体产生,一段时间后溶液慢慢变红后仍有气体产生。

        由于开始时氯化铵足量,溶液呈酸性,酚酞不应变红,而实验结束前溶液却变红了,变红后说明溶液显碱性,此时缺少氢离子的溶液却仍有气体产生。因此说明观点二是正确的

        如果我们进一步进行反思,我们也许会跳出氢离子和铵根离子的局限,有没有可能会是阴离子,也就是氯离子也起到一定的作用呢?我们可以设计一下的实验。

        实验 III:取氯化钠溶液,滴入酚酞,发现溶液颜色无明显变化。放入表面已擦干净的镁条,发现有气体产生,一段时间后溶液慢慢变红后仍有气体产生而且比实验 II还要快。

        中学化学课本已经学习过,氯化钠不与镁发生反应,但是从实验III中我们可以看出,氯化钠同样可以加速镁与水的反应,可能的原因是金属镁、杂质以及氯化钠溶液形成原电池。

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