鎂與硫酸銅溶液反應的探究

河北省霸州市第八中學 楊海燕

一、發現問題

九年級化學課外活動小組的同學們在做鎂與硫酸銅溶液反應的實驗時，發現在鎂條表面有氣泡產生（如圖1），同學們感到很困惑：為什么會產生氣泡？生成了什么氣體呢？

圖1

二、合理猜想

在老師的指導下，化學小組的同學們開始討論，通過分析總結同學們認為，鎂條和硫酸銅溶液中存在的物質有鎂、硫酸銅和水，包含鎂、銅、硫、氧、氫五種元素，根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，同學們猜想產生的氣體可能是氧氣、二氧化硫或氫氣。

三、設計實驗方案

同學們根據學過的氧氣和氫氣的檢驗方法，以及二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的氣體這一特性，很快設計出實驗方案。

實驗方案：1.檢驗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，觀察到有氣泡產生時，把帶火星的木條伸入試管中，觀察木條是否復燃。

2.檢驗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，觀察到有氣泡產生時，用手扇動氣體，聞氣味，根據是否有刺激性氣味，判斷產生的氣體是不是二氧化硫。

3.檢驗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試管中的氣體，根據是否有爆鳴聲或氣體能否被點燃判斷生成的氣體是不是氫氣。

四、實驗驗證

同學們根據實驗方案進行實驗，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，木條沒有復燃，產生的氣體不是氧氣；用扇聞的方法聞氣體的氣味，氣體沒有氣味，產生的氣體不是二氧化硫；用燃著的木條檢驗試管中的氣體，發現有輕微的爆鳴聲，且氣體能燃燒，由此得出結論：鎂與硫酸銅溶液反應生成的氣體是氫氣。

五、尋根求源

鎂與硫酸銅溶液反應為什么會生成氫氣呢？同學們感到很困惑。老師及時點撥：鎂是一種金屬，根據金屬的化學性質和產生氫氣與氫元素有關，引導同學們思考鎂與硫酸銅溶液反應產生氫氣的原因。同學們在老師的點撥下，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生成氫氣。

根據猜想同學們設計出實驗方案：1.驗證鎂在常溫下是否與水反應：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，觀察現象；2.驗證硫酸銅溶液是否顯酸性：用pH 試紙測定與鎂條反應的硫酸銅溶液的pH值。

同學們根據實驗方案進行實驗，觀察到常溫下鎂條放入蒸餾水中不產生氣泡，測得硫酸銅溶液的pH 值小于7（如圖2）。因此，同學們得出結論：鎂條與硫酸銅溶液反應有氣泡產生，是由于硫酸銅溶液顯酸性，鎂與溶液中的氫離子反應生成氫氣。

圖2

通過實驗探究，同學們對金屬的化學性質有了更深入的理解。另外，他們體會到，在學習物質的性質時，既要學習同類物質的共性，也要考慮不同物質的個性，并且要正確對待化學反應中的異常現象，通過實驗探究的方法解決問題。