镁的疑难探讨

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镁条与冷水反应

镁是较活泼的金属,具有能与水发生置换反应放出氢气的能力。但在通常条件下,未经碾磨的镁粉和未经擦拭的镁条跟冷水不反应,因为表面有一层保护膜(难溶于水的镁的碱式碳酸盐膜)。去除这层氧化膜后，镁与冷水仍有明显的反应，看到有大量细腻的氢气泡产生，使水中加有的酚酞试液迅速变红。在室温条件下,反应生成的难溶于水的氢氧化镁,沉积在表面形成致密薄膜,几分钟后,反应很快停止。给反应混合液加热, 水的电离度增大，氢氧化镁的溶解度加大,逐渐溶解, 镁跟水的作用又会重新进行。待反应生成的氢氧化镁在溶液中再度达到饱和, 又重新沉积在金属镁表面,反应也会趋于停止。

因此，镁不论跟冷水还是沸水作用，都只能观察到氢气的产生,看不到氢氧化镁沉淀生成。实验证明氯化钠、氯化钾化合物中的氯离子能阻止镁、铝氧化膜的形成（镁也可以在水溶液中被溶解的氧气或者水溶液中的水氧化形成致密氧化膜。水分子能在金属表面上定向排列, 表面的镁离子可穿过膜面进人密集排列的水分子的氧原子之间，形成氢氧化物膜, 使保护膜加厚。）若水中存在氯离子, 它们将移向金属表面,把密集层中的水分子置换出来,阻止氧化膜的形成。同时，氯离子可穿过膜孔或裂缝,能使氧化膜呈胶状分散状态，使氢氧化镁从镁表面脱落；氯离子又易与镁离子形成配位离子[MgC1₄]^-, 破坏氧化膜。

若取一段擦去表层氧化膜的镁条, 卷成螺旋状, 插人盛满食盐水溶液的试管中,将试管倒扣在盛有食盐水的烧杯中,可以迅速观察到镁持续不断地跟水反应。几分钟后, 生成白色氢氧化镁沉淀, 不断聚积在烧杯底部,氢气则聚集在试管底部。（食盐水的浓度要恰当。镁在较稀食盐水中反应速率比在饱和食盐水中大，但镁在饱和食盐水中聚积氢氧化镁沉淀的速度又比在稀食盐水中快。较为适宜的浓度是用稀释一倍的饱和食盐水。

去除了氧化膜的金属Mg可以与NaHCO₃ 溶液作用析出氢气,溶液中有白色难溶物生成。这是由于镁直接与水反应，转化为H₂和Mg(OH)₂。溶解在水中的少量Mg(OH)₂电离生成的ＯＨ^-与溶液中的HCO₃^-反应生成CO₃^2-，促使反应生成的Mg(OH)₂更多溶解。溶液中Mg²⁺、OH^-、CO₃^2-，结合析出白色难溶物碱式碳酸镁。

参考文献：

王云生老师博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_62f27c4301018c7y.html

镁带表面的黑色物质探讨

镁带表面的黑色物质成分是什么？人们的看法有多种，比较流行的是两种；氧化镁、碱式碳酸镁。

认为镁条外表的黑色物质是氧化镁的，大都从理论上做分析。他们认为镁带在空气中燃烧生成白色的氧化镁（MgO）粉末属立方晶体，在在潮湿的空气中与氧气缓慢反应生成的氧化镁具有片层状晶格是灰黑色的。不同的晶体会对光有不同的色散，对光的色散不一样，所以颜色不同。也有人认为 Mg条表面空气中与氧气缓慢反应生成的氧化镁，薄膜很密致，颗粒小，直径小于光波波长的尺寸即失去了原有的颜色和光泽而呈黑色。

还有人认为，所有的固体在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑。块状的铁对可见光全反射，则是银白色的，而铁粉对可见光全吸收，则是黑色的。钠在空气中切割，其断面很快被氧化生成Na₂O。Na₂O是白色固体，但断面不是白色的而变得灰暗，这是由于对于光的吸收造成的。

也有一些一线教师，让学生进行探究实验，通过实验否定黑色物质是氢氧化镁、碳酸镁、碱式碳酸镁、氮化镁，断定只能是氧化镁。总之，这一种结论，实际上只是从理论上说明氧化镁可能呈现灰黑色，而没有直接用实验证明或从理论上论证镁带表面的黑色物质是氧化镁而不是其他。

持第二种意见的，认为镁条外表的黑色物质是碱式碳酸镁。他们认为，镁露置在空气中，只能与氧气、二氧化碳、水蒸气、氮器气化合，生成物只可能是氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、碱式碳酸镁、氮化镁。而氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁都是白色的，氮化镁是淡黄绿色的。只可能是碱式碳酸镁。

    一些教师也在文章中介绍，他们组织学生进行实验探究证明镁条外表的黑色物质是碱式碳酸镁。例如, 安徽岳西汤池中学，新疆克拉玛依市第六中学的李沁芳、吕秀丽老师的文章“镁条的灰黑色“外衣”到底是由什么组成的?”

也有观点通过实验证明，镁带表面的黑色物质，既不是单纯的镁本身，或氧化镁MgO薄膜，也不是简单的氢氧化镁，而是组成和结构较为复杂的MgO ·nH₂O

1.银白色的镁带放在空气中，之所以会变黑，是因为镁与空气中的氧气和水蒸气共同作用；或者先与空气中的氧气反应生成氧化镁，然后，再与水蒸气作用生成黑色的疏松的MgO ·nH2O，这个组成与铁锈的组成Fe2O3 ·nH2O相似，镁带在空气中放置的时间越长，生成的MgO ·nH2O就越多，镁带表面的黑色就越深。

2. 生成的MgO·nH2O，在镁带表面形成一层膜，随着MgO ·  nH2O，的增多，这个膜就越来越致密，从而对镁带的里层起保护作用，使里面的镁不至于被锈蚀，这点与铁锈回然不同。

3.镁带表面的处理，过去常用砂纸摩擦，处理过程比较麻烦，效果也不佳，鉴于镁带表面的黑色物质可溶解于稀酸的性质，可改用化学方法处理。即将镁带浸入稀酸中片刻，待表面黑色物质溶解完毕，再用蒸馏水冲洗干净，就可得到银白色的镁带，处理效果很好。

   有些地区还以此为题来考查学生的学习探究能力。在没有确实的证据说明灰黑色物质就是碱式碳酸镁的情况下，设计试题是不妥当的。

参考文献：

1.http://blog.sina.com.cn/s/blog_51d 51c340101phum.html

2王云生老师博客：http://blog.sina.com.cn/jiaotanxishi