其中△m为单位面积上质量的增量,k为速率常数,t为时间。
公式适用条件及k值:
注:exp是一种函数,表示自然底数e(2.718281……)的幂次方。
运用上述两个经验公式,计算出在475℃、550℃时,生成MgO和Mg3N2的质量之比分别为2.73×108∶1,虽然笔者目前尚未查找到适用于3500℃的速率公式,但在空气中点燃Mg条时,两种生成物质量的巨大差异可见一斑。生成大量MgO的同时,Mg3N2的生成量却很少,很难观察到淡黄色粉末。其次,生成的很少量Mg3N2在700℃时易升华(上述实验已证实),又使得我们很难观察到淡黄色粉末。
事实再次说明这样一个简单的道理:既缺乏实验验证,又缺乏理论依据的猜想,只能是一种伪猜想,违背科学探究精神,这种做法应该引起我们大家的警惕。
化学教师在日常的教学工作中,不该回避一些看似简单,实质上内涵丰富的实验。空气中有着大量的N2,一般实验室都有金属Mg、水槽和钟罩,具备了实验条件。从这样的一个小实验,反映出我们当前中学化学实验研究还缺乏基础性。看似一些小实验、小问题,我们忽略它的探索性和研究性价值。
3正确认识Mg3N2
众所周知,化学实验教学在化学教学活动中占有很重要的地位。从加强教师的专业知识、从学生的认知发展水平、改变学生的学习方式、提高学生学习和参与活动的主动性与积极性出发,建议编著者在编写高中教材或在编写教师教学用书时,增加在空气中点燃Mg条生成Mg3N2的探究实验[2],并且作出如下说明:
在空气中点燃镁条,不但生成氧化镁,而且还生成氮化镁。氮化镁为淡黄色粉末或块状物。相对密度为2.712,800℃时分解,在真空中700℃时升华, 氮化镁为离子型化合物,在水中迅速水解:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑溶于酸,不溶于乙醇。
此实验也可以作为学生课余化学探究实验活动之用。
笔者认为,新课程的开展,需要我们踏踏实实地坚守实验这个最基本、最有效、最能体现学科本位的阵地,让我们为化学新课程的开展做一些实事,这是当务之急。
参考文献:
[1]王军翔. 碱土金属和氮气的反应[J].中学化学教学参考.2005,(4):6.
[2]王金龙.镁与氮气反应实验的设计[J].中学化学.2006,(3):21.
[3]宋心琦主编.化学1(必修)[M].北京:人民教育出版社,2004:38.
[4]王祖浩主编.化学1(必修)[M].南京:江苏教育出版社,2005:56.
[5]印永嘉主编. 物理化学简明手册[M].北京:高等教育出版社,1988:282.
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