论文部分内容阅读
将一根镁条投入到氯化铵溶液中,发生如下反应:
Mg+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2↑
反应产生两种气体,其中NH3来源于NH4+,而H2中氢元素的来源,结合氯化铵溶液的特征,有两种解释三种情况。
解释一:氢元素来源于水。包括两种情况:1、来源于水直接电离的氢。由于水直接电离的氢。由于Mg置换出H+后,使氢离子浓度降低,电离平衡正向移动,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2,因Mg(OH)2的碱性比NH3•H2O的强,发生如下反应:
Mg(OH)2+2NH4+===2NH3↑+2 H2O+Mg2+
即先置换氢再制NH3。2、来源于NH4+水解产生的氢。先水解再置换。
解释二:氢元素直接来源于NH4+
对于解释一中情况1的不妥之处,可以用这样一个实验来证明,向MgCl2溶液中滴入氨水,有白色絮状沉淀产生。因此Mg(OH)2不可能与NH4+反应。虽然Mg(OH)2为中强碱,但溶解度非常小。
情况二的分析,NH4+的水解促使了水的电离。NH4+的水解可以使水的电离达到10-5mol/L,如PH=5的氯化铵溶液,C(H+)=10-5mol/L。而这种氢离子就是NH4+水解产生的。由于镁是金属活动顺序表氢以前的金属,在加热的条件下能将水中的氢置换出来,在100℃时,水的电离也只不过达到10-6mol/L。因而镁置换氯化铵溶液中的氢就比置换水中的氢容易。分步反应方程式为:
NH4++H2O ===NH3•H2O+H+
Mg+2H+ ===Mg2++H2↑②
将方程式①×2+②可得:
Mg+2NH4++2H2O===2NH3•H2O+H2↑ +Mg2+ ③
方程式③的生成物有Mg2+和NH3•H2O,而Mg2+将NH3•H2O中的OH-结合生成Mg(OH)2,那么NH4+就无法变成NH3,如果加热才使NH3•H2O很快变成NH3和H2O的话,第二种情况应该成立,因此总离子方程式如下:
Mg+2NH4+===H2↑+Mg2+ +2NH3↑
从总离子方程式看,与其说置换的是水中的氢,还不如说是置换铵根的氢。因此产生了第二种解释。而第二种解释的理论依据是中学阶段没有接触到的——共轭酸碱理论。共轭酸碱理论对酸碱的定义是这样的:能够接受质子的就是碱。如:
NH3+H+===NH4+(氨气与强酸反应)
所以 NH3就是一种碱。能够释放质子的就是一种酸。如:
NH4++OH-===NH3↑+H2O(铵盐与强碱反应)
即NH4+就是一种酸。那么镁置换酸中的氢就比置换水中的氢更容易。
综上所述,镁置换的却是NH4+中的氢元素,但由于中学阶段对酸碱的定义没有深入到共轭酸碱理论。因此只能粗略地认为镁置换的是NH4+水解产生的氢。
(作者单位:510435贵州省毕节地区纳雍县雍安育才高级中学)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
Mg+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2↑
反应产生两种气体,其中NH3来源于NH4+,而H2中氢元素的来源,结合氯化铵溶液的特征,有两种解释三种情况。
解释一:氢元素来源于水。包括两种情况:1、来源于水直接电离的氢。由于水直接电离的氢。由于Mg置换出H+后,使氢离子浓度降低,电离平衡正向移动,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2,因Mg(OH)2的碱性比NH3•H2O的强,发生如下反应:
Mg(OH)2+2NH4+===2NH3↑+2 H2O+Mg2+
即先置换氢再制NH3。2、来源于NH4+水解产生的氢。先水解再置换。
解释二:氢元素直接来源于NH4+
对于解释一中情况1的不妥之处,可以用这样一个实验来证明,向MgCl2溶液中滴入氨水,有白色絮状沉淀产生。因此Mg(OH)2不可能与NH4+反应。虽然Mg(OH)2为中强碱,但溶解度非常小。
情况二的分析,NH4+的水解促使了水的电离。NH4+的水解可以使水的电离达到10-5mol/L,如PH=5的氯化铵溶液,C(H+)=10-5mol/L。而这种氢离子就是NH4+水解产生的。由于镁是金属活动顺序表氢以前的金属,在加热的条件下能将水中的氢置换出来,在100℃时,水的电离也只不过达到10-6mol/L。因而镁置换氯化铵溶液中的氢就比置换水中的氢容易。分步反应方程式为:
NH4++H2O ===NH3•H2O+H+
Mg+2H+ ===Mg2++H2↑②
将方程式①×2+②可得:
Mg+2NH4++2H2O===2NH3•H2O+H2↑ +Mg2+ ③
方程式③的生成物有Mg2+和NH3•H2O,而Mg2+将NH3•H2O中的OH-结合生成Mg(OH)2,那么NH4+就无法变成NH3,如果加热才使NH3•H2O很快变成NH3和H2O的话,第二种情况应该成立,因此总离子方程式如下:
Mg+2NH4+===H2↑+Mg2+ +2NH3↑
从总离子方程式看,与其说置换的是水中的氢,还不如说是置换铵根的氢。因此产生了第二种解释。而第二种解释的理论依据是中学阶段没有接触到的——共轭酸碱理论。共轭酸碱理论对酸碱的定义是这样的:能够接受质子的就是碱。如:
NH3+H+===NH4+(氨气与强酸反应)
所以 NH3就是一种碱。能够释放质子的就是一种酸。如:
NH4++OH-===NH3↑+H2O(铵盐与强碱反应)
即NH4+就是一种酸。那么镁置换酸中的氢就比置换水中的氢更容易。
综上所述,镁置换的却是NH4+中的氢元素,但由于中学阶段对酸碱的定义没有深入到共轭酸碱理论。因此只能粗略地认为镁置换的是NH4+水解产生的氢。
(作者单位:510435贵州省毕节地区纳雍县雍安育才高级中学)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。