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蜀麓耕夫山野草堂

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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】镁带燃烧的质量变化  

2011-11-10 13:18:07|  分类: 实验研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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镁带燃烧的质量变化

 

镁在空气中燃烧,剩余固体质量是增加了,还是减轻了?

镁在空气中燃烧,是常用来作为质量守恒定律另类验证的实验。老师都很熟悉这个实验。镁条燃烧后,剩余固体的质量是比镁条质量大呢,还是比镁条质量轻?笔者看到的一些资料和交往的一些老师中,基本都认为镁条燃烧后质量增加。

原理 2MgO2 【原创】镁带燃烧的质量变化 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂2MgO

分析基于质量增加的思路是:参加反应的物质是镁与氧气,生成物是氧化镁,氧化镁的质量等于参加反应的镁条质量与氧气质量的和。故氧化镁的质量大于镁的质量。

这种分析不可谓不正确。但作此分析的老师和一些专家是不是真的做了实验呢?笔者所做的不下几十次的实验中,无一例外,都是剩余物的质量比镁条的质量减轻。且质量减轻比较明显,用初中实验室的学生天平都可以显示。

为验证镁条燃烧时质量变化,笔者又一次做了该实验,实验数据如下:

天平调平后,称量石棉网的质量为14.35 g

再取约15 cm长的镁条,放在石棉网上称量,其质量为15.00 g

即所取的镁条的质量为0.65 g

用坩埚钳夹持镁条,在酒精灯上加热至燃烧,迅速移到石棉网上,如下图所示。待反应结束,冷却到室温后,称量石棉网和剩余固体质量为14.46 g。可见剩余固体质量为:14.46 g14.35 g0.11 g

按理论计算,0.65 g氧化镁在氧气中燃烧后,可生成氧化镁的质量为1.08 g,剩余固体仅占理论生成氧化镁质量的10.2%。与原石棉网和镁条总质量(15.00 g)相比,也减轻了0.54 g

【原创】镁带燃烧的质量变化 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂

为何出现如此情景呢?必须从实验本身找答案。

镁条燃烧如右图所示。燃烧时,不仅有耀眼的强光、生成白色粉末状固体,放出大量的热,我们切不可对产生的大量白烟视而不见。笔者多次在一百多平方米的实验室做该实验,结果整个实验室都充满了浓厚的烟。这些烟,就是排放到空中的氧化镁颗粒,其质量是不可忽视的。

该反应中生成的氧化镁颗粒极小,极易飘散到空气。从上述计算也能看出,扩散到空气的氧化镁的质量占理论生成量近90%。所以,质量减轻也就是必然的了。

【反思】一个简单的实验,只是不迷信专家,不迷信书本。做一下实验,结果就不言自明了。为什么这么长时间都以为剩余固体质量大于镁条质量呢?不值得我们反思吗?还有一部分老师倒不是不知道问题所在,只是觉得如果质量减轻了,跟学生不好解释,反正中考时也不考这样的内容,得过且过吧。

我们可以教给学生降低要求的知识,可以降低技能的要求,但我们没有理由把错误的信息传授给学生;我们也没理由回避错误的知识。面对问题,才是对学生的最大负责。

【题外话】镁条在空气中燃烧的反应是比较复杂的。既有镁与氧气的反应,还有镁与氮气的反应:

2MgN2 【原创】镁带燃烧的质量变化 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 Mg3N2

同时镁还能与空气中的二氧化碳的反应:

2MgCO【原创】镁带燃烧的质量变化 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2MgOC

还有一个反应不能忽略,那就是在高温下,镁与水蒸气的反应

2Mg2H2O+O【原创】镁带燃烧的质量变化 - 蜀麓耕夫 - 蜀麓耕夫山野草堂 2Mg(OH)2

因此,生成的固体中,不仅含有氧化镁,还含有氮化镁,甚至还有少量的氢氧化镁。至于生成的氧化镁、氮化镁与氢氧化镁的质量比是多少,就是笔者无法测得,也没有条件测得的了。如果有哪位能测出生成的氧化镁、氮化镁和氢氧化镁的质量比,请告诉我,在此,提前感谢了。

 

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