鎂與硫酸銅溶液反應(yīng)的探究

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

一、發(fā)現(xiàn)問題

九年級化學(xué)課外活動小組的同學(xué)們在做鎂與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在鎂條表面有氣泡產(chǎn)生（如圖1），同學(xué)們感到很困惑：為什么會產(chǎn)生氣泡？生成了什么氣體呢？

圖1

二、合理猜想

在老師的指導(dǎo)下，化學(xué)小組的同學(xué)們開始討論，通過分析總結(jié)同學(xué)們認(rèn)為，鎂條和硫酸銅溶液中存在的物質(zhì)有鎂、硫酸銅和水，包含鎂、銅、硫、氧、氫五種元素，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素的種類不變，同學(xué)們猜想產(chǎn)生的氣體可能是氧氣、二氧化硫或氫氣。

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

同學(xué)們根據(jù)學(xué)過的氧氣和氫氣的檢驗(yàn)方法，以及二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的氣體這一特性，很快設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)方案：1.檢驗(yàn)生成的氣體是否為氧氣：把鎂條放入盛有適量硫酸銅溶液的小試管中，觀察到有氣泡產(chǎn)生時(shí)，把帶火星的木條伸入試管中，觀察木條是否復(fù)燃。

2.檢驗(yàn)生成的氣體是否為二氧化硫：把鎂條放入盛有適量硫酸銅溶液的小試管中，觀察到有氣泡產(chǎn)生時(shí)，用手扇動氣體，聞氣味，根據(jù)是否有刺激性氣味，判斷產(chǎn)生的氣體是不是二氧化硫。

3.檢驗(yàn)生成的氣體是否為氫氣：把鎂條放入盛有適量硫酸銅溶液的小試管中，塞上橡膠塞收集生成的氣體，然后用燃著的木條檢驗(yàn)試管中的氣體，根據(jù)是否有爆鳴聲或氣體能否被點(diǎn)燃判斷生成的氣體是不是氫氣。

四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把鎂條放入盛有適量硫酸銅溶液的小試管中，用帶火星的木條檢驗(yàn)，木條沒有復(fù)燃，產(chǎn)生的氣體不是氧氣；用扇聞的方法聞氣體的氣味，氣體沒有氣味，產(chǎn)生的氣體不是二氧化硫；用燃著的木條檢驗(yàn)試管中的氣體，發(fā)現(xiàn)有輕微的爆鳴聲，且氣體能燃燒，由此得出結(jié)論：鎂與硫酸銅溶液反應(yīng)生成的氣體是氫氣。

五、尋根求源

鎂與硫酸銅溶液反應(yīng)為什么會生成氫氣呢？同學(xué)們感到很困惑。老師及時(shí)點(diǎn)撥：鎂是一種金屬，根據(jù)金屬的化學(xué)性質(zhì)和產(chǎn)生氫氣與氫元素有關(guān)，引導(dǎo)同學(xué)們思考鎂與硫酸銅溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的原因。同學(xué)們在老師的點(diǎn)撥下，通過討論共同做出猜想：1.可能是鎂在常溫下與水反應(yīng)生成氫氣；2.可能是硫酸銅溶液顯酸性，鎂與其中的氫離子反應(yīng)生成氫氣。

根據(jù)猜想同學(xué)們設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案：1.驗(yàn)證鎂在常溫下是否與水反應(yīng)：常溫下在兩支相同的試管中分別加入5 mL蒸餾水和5 mL硫酸銅溶液，再加入相同大小的打磨過的鎂條，觀察現(xiàn)象；2.驗(yàn)證硫酸銅溶液是否顯酸性：用pH 試紙測定與鎂條反應(yīng)的硫酸銅溶液的pH值。

同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到常溫下鎂條放入蒸餾水中不產(chǎn)生氣泡，測得硫酸銅溶液的pH 值小于7（如圖2）。因此，同學(xué)們得出結(jié)論：鎂條與硫酸銅溶液反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生，是由于硫酸銅溶液顯酸性，鎂與溶液中的氫離子反應(yīng)生成氫氣。

圖2

通過實(shí)驗(yàn)探究，同學(xué)們對金屬的化學(xué)性質(zhì)有了更深入的理解。另外，他們體會到，在學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，既要學(xué)習(xí)同類物質(zhì)的共性，也要考慮不同物質(zhì)的個(gè)性，并且要正確對待化學(xué)反應(yīng)中的異常現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)探究的方法解決問題。