探究金属镁与铵盐反应的原理

石锦惠

有一定的化学基础者都知道金属镁能够与酸反应产生氢气，进入高中后学生也明确了镁条可以与热水反应产生氢气。实验表明，常温下金属镁不仅能在水溶液中呈酸性铵盐（强酸弱碱盐，即（NH4）2SO4、NH4Cl、NH4NO3）溶液里反应。而金属镁能否在中性铵盐（如CH3COONH4）的溶液、碱性铵盐（如NH4HCO3、（NH4）2CO3）的溶液里发生反应呢？

1.实验探究为铵盐的水溶液与金属镁反应提供真实的来源

实验：用滴定管向试管中加入10滴 0.1mol·L-1NH4Cl溶液，用砂纸除去镁条表面氧化膜，将镁条投入溶液，开始镁条表面产生大量的气体，收集气体发现气体具有可燃性（经检验其中含H2）。一段时间后，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口产生白烟的气体。将上述实验中的NH4Cl溶液换成（NH4）2 SO4溶液，实验的现象完全相同。

结论：开始镁条表面产生大量的气体，收集气体发现气体具有可燃性，说明是H2。一段时间后，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口产生白烟的气体，产生的是NH3。

反思：一方面，本实验采用0.1mol·L-1NH4Cl溶液或（NH4）2SO4溶液是防止NH4NO3的酸性溶液中NO3-具有氧化性；另一方面，上述实验反应产生H2的原因可以从下列两个方面考虑：

（1）Mg直接与NH4+反应：Mg+2NH4+=Mg2++2NH3↑+H2↑；

（2）NH4+水解出来的H+与Mg反应：NH4++H2O NH3·H2O+H+；Mg+2H+=Mg2++H2↑。

2.理论分析为铵盐的水溶液与金属镁反应作出正确的指导

通过铵盐的水溶液与金属镁反应产生氢气和氨气，学生更多地倾向（2）中NH4+水解出来的H+与Mg反应。为了证明Mg直接与NH4+反应成立，学生查阅了资料，已知NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，几种弱酸常温下的电离平衡常数表1所示：

从表中数据进行分析，对NH4HSO3或（NH4）2SO3溶液來讲，Ka大于与Kb，因为NH3·H2O比SO32-或HSO3-的电离常数小，说明SO32-或HSO3-比NH4+水解程度小，所以溶液呈酸性；……