鎂與鹽酸反應(yīng)異常現(xiàn)象的探究

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

一、發(fā)現(xiàn)問題

在探究金屬鎂與稀鹽酸反應(yīng)的放熱現(xiàn)象時(shí)，小明同學(xué)把打磨好的約2 cm長(zhǎng)的鎂條卷起后放在小試管中，滴加幾滴稀鹽酸，用手觸碰試管外壁，發(fā)現(xiàn)試管外壁發(fā)熱，鎂條表面有氣泡產(chǎn)生。此外，小明還觀察到溶液變渾濁，有少量白色沉淀產(chǎn)生。

二、合理猜想

為什么會(huì)有沉淀產(chǎn)生呢？小明很詫異。他看到自己周圍小組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中并沒有產(chǎn)生沉淀，于是他和同組同學(xué)換用干凈的試管，用鄰組同學(xué)的鹽酸和鎂條用同樣方法又做了一次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是有少量的白色沉淀產(chǎn)生。同學(xué)們看到小明反復(fù)實(shí)驗(yàn)都產(chǎn)生少量白色沉淀，便好奇起來。同樣的藥品，為什么小明的實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)白色沉淀呢？他們?nèi)フ?qǐng)教老師，老師仔細(xì)觀察后讓他們把小明做實(shí)驗(yàn)的試管和自己做實(shí)驗(yàn)的試管放在一起對(duì)比，看看有什么不同。其他小組的同學(xué)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)小明的鹽酸用量較少，鎂條剩余，而其他組同學(xué)的鎂條都反應(yīng)完了。難道有無白色沉淀產(chǎn)生與鹽酸和鎂條的用量有關(guān)嗎？

三、設(shè)計(jì)方案

圖1 小明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

圖2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

老師說可以用對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證白色沉淀物的產(chǎn)生與反應(yīng)物的用量是否有關(guān)。同學(xué)們討論后很快設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案：分別取用打磨好的約2 cm長(zhǎng)的鎂條卷起后放在1到8號(hào)8支小試管中，用相同的膠頭滴管分別向8支小試管中滴入5滴、10滴、20滴、30滴、40滴、50滴、60滴、70滴稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。

四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

同學(xué)們分小組相互合作很快完成了實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)觀察到1到6號(hào)試管中的鎂都有剩余，不過剩余的鎂越來越少，7、8號(hào)試管中的鎂全部反應(yīng)，沒有剩余。1到6號(hào)試管中都有渾濁現(xiàn)象，7、8號(hào)試管中無沉淀物。通過實(shí)驗(yàn)同學(xué)們得出初步結(jié)論，小明的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)渾濁是因?yàn)辂}酸用量太少。

五、深入探究

同學(xué)們馬上又提出了新問題：白色沉淀物是什么，是怎么產(chǎn)生的呢？老師引導(dǎo)他們根據(jù)質(zhì)量守恒定律考慮，猜想白色沉淀物是什么物質(zhì)。同學(xué)們做出了以下幾種猜想：1.可能是從鎂條上脫落的鎂的小顆粒；2.可能是生成的氯化鎂達(dá)到飽和后析出；3.可能是其他物質(zhì)。

如何驗(yàn)證猜想呢？同學(xué)們討論后又很快設(shè)計(jì)出了實(shí)驗(yàn)方案。驗(yàn)證猜想1：把有渾濁物的試管中的渾濁液體倒入另一支試管中，加入足量的稀鹽酸，觀察有無氣泡產(chǎn)生。驗(yàn)證猜想2：把有渾濁物的試管中的渾濁液體倒入另一支試管中，加入足量的蒸餾水，觀察沉淀是否溶解。

同學(xué)們按照實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，向鎂與鹽酸反應(yīng)后的渾濁液體中加入足量的稀鹽酸無氣泡產(chǎn)生，加入足量的蒸餾水沉淀不溶解。猜想1、2均錯(cuò)誤。那白色沉淀究竟是什么物質(zhì)呢？老師解釋說：在鎂與鹽酸的反應(yīng)中，當(dāng)鹽酸不足量時(shí)會(huì)生成堿式氯化鎂的白色沉淀，其中的反應(yīng)過程比較復(fù)雜，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)到更多的化學(xué)知識(shí)時(shí)便可以明白其中的原理。

通過這次探究同學(xué)們認(rèn)識(shí)到，反應(yīng)物的量不同時(shí)會(huì)有不同的產(chǎn)物；當(dāng)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該理性分析、合理猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象，進(jìn)而得出結(jié)論、驗(yàn)證猜想；當(dāng)遇到暫時(shí)不能解決的問題時(shí)，可以通過請(qǐng)教老師、查閱資料等方式進(jìn)行解決。