镁在空气中燃烧

实验探究论文：镁带在空气中燃烧产物的实验探究

摘要：通过几组实验对比，找到确定镁带燃烧产物的

最合适的测量方法，并且通过数据处理，分析出镁带在空气

中燃烧的主要产物是氧化镁的原因。

关键词：镁带；燃烧；实验探究；产物

中学化学教材中写得很清楚，镁带在空气中燃烧的产物

是氧化镁。实际上，在空气中除了氧气还有大量氮气，那么

镁带在空气中点燃，产物应该还有氮化镁。参加反应的氧气

和氮气是否也是按空气中存在的质量比进行的？如果是这

样，镁带燃烧的主要产物就应该是氮化镁了。鉴于上述原因，

本人设计了下面几组实验，以探究镁带在空气中燃烧的产

物。

一、实验原理

原理一：碱土金属活泼性略差，室温下这些金属表面缓

慢生成氧化膜。它们在空气中加热才发生显著反应，除生成

氧化物外，还有氮化物生成。

原理二：空气中氧气和氮气的质量比。

m（o2）：m（n2）

=32×0.21∶28×0.78=6.72∶21.84=0.308

原理三：氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成

氮化物如mg3n2。这类氮化物大多是固体，化学性质活泼，

遇水即分解为氨与相应的碱。

mg3n2＋6h2o==3mg（oh）2↓＋2nh3↑

二、实验用品

电子天平、镊子、石棉网、镁带、坩埚、火柴。

三、实验方案

让镁带在坩埚中燃烧，称量燃烧后剩余的产物质量。根

据计算结果，推断空气中与镁带反应的氧气和氮气质量的比

值，并与空气中氧气与氮气的质量对照，分析原因。

四、实验过程

1.实验操作

实验一：称取镁条m，放入坩埚中，将坩埚放在石棉网

上，用电子天平测出质量m，用酒精灯加热，结果无现象，

实验失败。说明镁带在加热的情况下反应没有明显实验现

象。

实验二：称取适量镁条m，用镊子放入坩埚，将坩埚放

在石棉网上，罩上烧杯，用电子天平测出质量m1。用火柴点

燃，快速罩上烧杯，在通风恒温条件下等反应结束。冷却实

验用品到室温，用电子天平测出质量m2。现象为烧杯内有耀

眼白光，反应刚结束时烧杯内有浓烟，当降到室温时，烟仍

未散尽。说明通过冷却密封的办法来称量镁带燃烧的所有产

物，是不现实的。

由实验原理三知道，镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮

化镁，氮化镁遇到空气中的水分就生成氢氧化镁和氨气，大

量逸出的白烟就是新生成的氢氧化镁。如果实验能准确称量

剩余的氧化镁，根据镁的总重量，就可以算出生成氮化镁的

质量。

总结上述实验的不足，设计如下实验。

实验三：（1）用电子秤把坩埚和罩子的总质量测出m1。

（2）向坩埚中加入镁带，将坩埚放在石棉网上，再次

测出总质量m2。

（3）点燃镁条,不用密闭。镁带剧烈燃烧，放出大量的

白烟。

（4）等镁条完全燃烧后，大量白烟消去，冷却，测出

总质量m3。

注意：镁带不能过多，因为太多镁带不能充分燃烧，影

响实验结果；燃烧过程有烟产生，要有通风设备；称量要冷

却在室温下，减少实验误差。

2.数据分析

第一组数据分析：m（o2）:m（n2）=1.65

第二组数据分析结果m（o2）:m（n2）=1.17（舍弃）

第三组数据分析结果m（o2）:m（n2）=1.75

实验平均值m（o2）:m（n2）=1.70

由实验原理二知道，空气中氮气的含量远远比氧气多，

氧气的质量与氮气的质量比为0.308。总结上面实验数据知

道，参加反应的氧气的质量比氮气的质量多。

3.理论解释

《无机化学简明教程》209页指出n的电负性为3.04，

o的电负性为3.44，所以氧元素比氮元素非金属性更强。氮

的电负性和氧的电负性很接近，但氧气要比氮气活泼得多，

主要是因氮原子间形成的键能太大，n=n的键能为946

kj/mol，o=o的键能为498kj/mol。而拆开这些键需要的能

量很高，虽然氮气理论上也能与镁反应，但由于活泼性的限

制，燃烧产物中氮化镁就很少了。

另外，镁也可以跟空气中的co2反应生成氧化镁和碳。

但实验中并没有观察到生成碳，原因是在空气中二氧化碳的

体积仅占约0.03%、正四价碳的氧化性比氧氮弱，就算有少

量反应物生成，氧也把它氧化了。

五、实验结论

镁带燃烧时，主要产物是氧化镁，同时产生的大量的白

烟是氮化镁水解的产物氢氧化镁和氨气。

六、实验反思

由空气中氮气和氧气与金属镁反应的多少，得出在化学

反应中，我们不能想当然地认为含量多的气体，反应就多，

更重要的是要考虑气体自身的活泼性。

参考文献：

［1］王金龙.镁与氮气反应实验的设计［j］.中学化学，

2006（3）:21.

［2］王祖浩.化学（必修）［m］.南京：江苏教育出版

社，2005：56.