探討氮化鎂的幾個(gè)問題

1、探討氮化鎂的幾個(gè)問題摘要：在空氣中點(diǎn)燃Mg條，看不到生成的淡黃色Mg3N2，原因是生成大量MgO的同時(shí)，生成Mg3N2的量卻很少，并且Mg3N2受熱易升華。建議教材或教師教學(xué)用書中增加Mg在空氣中燃燒生成Mg3N2的演示實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：淡黃色粉末；800分解；700升華；實(shí)驗(yàn)探究 中學(xué)化學(xué)中經(jīng)常遇到利用氮化物的性質(zhì)、制備等設(shè)計(jì)的系列問題，主要表現(xiàn)為三種設(shè)計(jì)傾向：一是性質(zhì)利用型，如用氮化物與水反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)建框圖推斷題，主要有AlN、AgN3(疊氮化銀)或Ag3N等。二是型，如高考題Mg3N2與水反應(yīng)的計(jì)算以及Mg在不同氣體中燃燒后產(chǎn)物質(zhì)量的比較分析等。三是實(shí)驗(yàn)探究型，如Mg燃燒產(chǎn)物的探究等。 由

2、于對(duì)Mg3N2的理化性質(zhì)研究不夠深入，加之許多的命題者想當(dāng)然，導(dǎo)致由Mg3N2設(shè)計(jì)的系列試題存在不少問題。主要表現(xiàn)有：一是Mg在空氣中燃燒后的問題，由于產(chǎn)物收集困難(揮發(fā)或以煙的形式散發(fā))，實(shí)際狀況與理論狀況差異很大；二是Mg在空氣中燃燒產(chǎn)物究竟是什么還值得探討。 有老師通過熱力學(xué)計(jì)算及分析，得出Mg能和N2反應(yīng)生成Mg3N2的結(jié)論1，筆者在空氣中點(diǎn)燃Mg條，看到有淡黃色的Mg3N2生成2?？墒牵两癫簧偃藢?duì)Mg3N2的了解還比較膚淺，不夠深刻，有的甚至有誤解。下面是本人對(duì)Mg3N2的一些研究。 1教材中的Mg3N2 實(shí)驗(yàn)室里可以用加熱Mg(NH2)2來制備Mg3N2： 一般中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里沒有M

3、g(NH2)2，故此法不常用。 分析新課程標(biāo)準(zhǔn)要求下的高中化學(xué)教材，雖然“新課標(biāo)”中沒有提及Mg，但是人教版以Mg條在空氣中燃燒的圖片，要求學(xué)生寫出所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3；蘇教版呈述為“鎂是活潑的金屬，可以與某些非金屬單質(zhì)、酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)3Mg+N2 Mg3N2 ”4。可見教材的編著者和廣大教師一樣，不僅認(rèn)為Mg是一種重要的金屬單質(zhì)，還對(duì)在空氣中點(diǎn)燃金屬M(fèi)g有太多的印象，因?yàn)檫@是我們大家學(xué)習(xí)化學(xué)接觸到的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)。 但遺憾的是，教材和教學(xué)用書未介紹Mg3N2的理化性質(zhì)；實(shí)驗(yàn)室中沒有Mg3N2成品，許多老師沒有見過Mg3N2，客觀導(dǎo)致了許多人對(duì)Mg3N2認(rèn)識(shí)的偏差。 2實(shí)驗(yàn)中的Mg3N2

4、由于受到學(xué)生認(rèn)知水平的限制，初中階段教師只講解生成物是MgO，高中階段再次講授Mg在空氣中燃燒，都會(huì)進(jìn)一 步講解有Mg3N2生成。近年來不少書籍、期刊有關(guān)于Mg3N2知識(shí)的闡述，觀點(diǎn)較多。不少老師因?yàn)榉椒ú划?dāng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)未看到生成的淡黃色粉末，采用“以講代做”，選擇了回避或者想象應(yīng)該有Mg3N2生成。面對(duì)“在空氣中點(diǎn)燃Mg條，為什么看不到生成的淡黃色Mg3N2”的疑問，有的甚至作出“Mg3N2在800時(shí)可分解成Mg和N2，Mg燃燒的火焰溫度高于800，那么即使生成Mg3N2，其在800時(shí)可分解成Mg和N2，Mg燃燒的火焰溫度高于800，那么即使有生成Mg3N2，生成的Mg3N2也會(huì)分解，即燃燒的最

5、終產(chǎn)物是MgO”的解釋。 本人作如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 稱取自制的3g Mg3N2粉末，放在小試管中，小心翼翼地用酒精噴燈加熱，發(fā)現(xiàn)淡黃色粉末在逐漸減少。此時(shí)，更期待著Mg3N2分解產(chǎn)生的Mg和空氣中O2反應(yīng)，試管內(nèi)壁應(yīng)該出現(xiàn)白色固體，然而固體上方1cm處的管壁卻出現(xiàn)明顯的淡黃色粉末，有著與加熱NH4Cl驚人相似的現(xiàn)象。 1 大家知道NH4Cl受熱到340,分解生成NH3與HCl，它們?cè)谠嚬鼙谏戏嚼鋮s又重新化合成NH4Cl，莫非Mg3N2也是如此？資料顯示，溫度達(dá)到300時(shí)，Mg才能與N2化合，而Mg與O2的化合在常溫下即可，也就是說如果Mg3N2受熱分解出Mg，管壁上方就會(huì)出現(xiàn)白色粉末，事實(shí)是只看到

6、淡黃色而非白色粉末，所以Mg3N2沒有發(fā)生分解，而最可能的解釋應(yīng)該是Mg3N2升華后凝華。(編者按：僅憑以上實(shí)驗(yàn)就得出此結(jié)論，欠妥。)本人又查閱相關(guān)資料：由物理化學(xué)簡(jiǎn)明手冊(cè)5得知，Mg與O2、Mg與N2反應(yīng)的反應(yīng)速率有著很大的差別。兩個(gè)反應(yīng)速率公式均為直線型 其中m為單位面積上質(zhì)量的增量，k為速率常數(shù)，t為時(shí)間。 公式適用條件及k值： 注：exp是一種函數(shù)，表示底數(shù)e(2.718281)的冪次方。 運(yùn)用上述兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，出在475、550時(shí)，生成MgO和Mg3N2的質(zhì)量之比分別為2.731081，雖然筆者目前尚未查找到適用于3500的速率公式，但在空氣中點(diǎn)燃Mg條時(shí)，兩種生成物質(zhì)量的巨大差異可

7、見一斑。生成大量MgO的同時(shí)，Mg3N2的生成量卻很少，很難觀察到淡黃色粉末。其次，生成的很少量Mg3N2在700時(shí)易升華(上述實(shí)驗(yàn)已證實(shí))，又使得我們很難觀察到淡黃色粉末。 事實(shí)再次說明這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的道理：既缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，又缺乏理論依據(jù)的猜想，只能是一種偽猜想，違背探究精神，這種做法應(yīng)該引起我們大家的警惕。 化學(xué)教師在日常的教學(xué)工作中，不該回避一些看似簡(jiǎn)單，實(shí)質(zhì)上內(nèi)涵豐富的實(shí)驗(yàn)。空氣中有著大量的N2，一般實(shí)驗(yàn)室都有金屬M(fèi)g、水槽和鐘罩，具備了實(shí)驗(yàn)條件。從這樣的一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，反映出我們當(dāng)前中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究還缺乏基礎(chǔ)性。看似一些小實(shí)驗(yàn)、小問題，我們忽略它的探索性和研究性價(jià)值。 3正確認(rèn)識(shí)Mg3N2

8、 眾所周知，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中占有很重要的地位。從加強(qiáng)教師的專業(yè)知識(shí)、從學(xué)生的認(rèn)知水平、改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、提高學(xué)生學(xué)習(xí)和參與活動(dòng)的主動(dòng)性與積極性出發(fā)，建議編著者在編寫高中教材或在編寫教師教學(xué)用書時(shí)，增加在空氣中點(diǎn)燃Mg條生成Mg3N2的探究實(shí)驗(yàn)2，并且作出如下說明： 在空氣中點(diǎn)燃鎂條，不但生成氧化鎂，而且還生成氮化鎂。氮化鎂為淡黃色粉末或塊狀物。相對(duì)密度為2.712，800時(shí)分解，在真空中700時(shí)升華, 氮化鎂為離子型化合物，在水中迅速水解：Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3溶于酸，不溶于乙醇。 此實(shí)驗(yàn)也可以作為學(xué)生課余化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之用。 筆者認(rèn)為，新課程的開展，需要我們踏踏實(shí)實(shí)地堅(jiān)守實(shí)驗(yàn)這個(gè)最基本、最有效、最能體現(xiàn)學(xué)科本位的陣地，讓我們?yōu)榛瘜W(xué)新課程的開展做一些實(shí)事，這是當(dāng)務(wù)之急。 ： 1王軍翔. 堿土金屬和氮?dú)獾姆磻?yīng)J.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2005,(4)：6. 2王金龍.鎂與氮?dú)夥磻?yīng)實(shí)驗(yàn)的