鎂帶在空氣中燃燒產物的實驗探究

　　摘 要：通過幾組實驗對比，找到確定鎂帶燃燒產物的最合適的測量方法，并且通過數據處理，分析出鎂帶在空氣中燃燒的主要產物是氧化鎂的原因。
　　關鍵詞：鎂帶；燃燒；實驗探究；產物
　　
　　中學化學教材中寫得很清楚，鎂帶在空氣中燃燒的產物是氧化鎂。實際上，在空氣中除了氧氣還有大量氮氣，那么鎂帶在空氣中點燃，產物應該還有氮化鎂。參加反應的氧氣和氮氣是否也是按空氣中存在的質量比進行的？如果是這樣，鎂帶燃燒的主要產物就應該是氮化鎂了。鑒于上述原因，本人設計了下面幾組實驗，以探究鎂帶在空氣中燃燒的產物。
　　一、實驗原理
　　原理一：堿土金屬活潑性略差，室溫下這些金屬表面緩慢生成氧化膜。它們在空氣中加熱才發生顯著反應，除生成氧化物外，還有氮化物生成。
　　原理二：空氣中氧氣和氮氣的質量比。
　　m（O2）：m（N2）=32×0.21∶28×0.78=6.72∶21.84=0.308
　　原理三：氮在高溫時能與許多金屬或非金屬反應而生成氮化物如Mg3N2。這類氮化物大多是固體，化學性質活潑，遇水即分解為氨與相應的堿。
　　Mg3N2＋6H2O==3Mg（OH）2↓＋2NH3↑
　　二、實驗用品
　　電子天平、鑷子、石棉網、鎂帶、坩堝、火柴。
　　三、實驗方案
　　讓鎂帶在坩堝中燃燒，稱量燃燒后剩余的產物質量。根據計算結果，推斷空氣中與鎂帶反應的氧氣和氮氣質量的比值，并與空氣中氧氣與氮氣的質量對照，分析原因。
　　四、實驗過程
　　1.實驗操作
　　實驗一：稱取鎂條M，放入坩堝中，將坩堝放在石棉網上，用電子天平測出質量m，用酒精燈加熱，結果無現象，實驗失敗。說明鎂帶在加熱的情況下反應沒有明顯實驗現象。
　　實驗二：稱取適量鎂條M，用鑷子放入坩堝，將坩堝放在石棉網上，罩上燒杯，用電子天平測出質量m1。用火柴點燃，快速罩上燒杯，在通風恒溫條件下等反應結束。冷卻實驗用品到室溫，用電子天平測出質量m2。現象為燒杯內有耀眼白光，反應剛結束時燒杯內有濃煙，當降到室溫時，煙仍未散盡。說明通過冷卻密封的辦法來稱量鎂帶燃燒的所有產物，是不現實的。
　　由實驗原理三知道，鎂帶在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂，氮化鎂遇到空氣中的水分就生成氫氧化鎂和氨氣，大量逸出的白煙就是新生成的氫氧化鎂。如果實驗能準確稱量剩余的氧化鎂，根據鎂的總重量，就可以算出生成氮化鎂的質量。
　　總結上述實驗的不足，設計如下實驗。
　　實驗三：（1）用電子秤把坩堝和罩子的總質量測出m1。
　　（2）向坩堝中加入鎂帶，將坩堝放在石棉網上，再次測出總質量m2。
　　（3）點