氧化鎂能否與水發生反應

  有這樣一種說法:“隻有可溶堿對應的氧化物才能與水反應生成堿。”這種說法的確適合許多元素的氧化物。如:氫氧化銅、氫氧化鐵屬於難溶性堿,他們對應的氧化物氧化銅、氧化鐵就不能跟水反應生成堿。而氫氧化鋇、氫氧化鈉屬於可溶性堿,它們對應的氧化物氧化鈉和氧化鋇就能跟水反應生成堿。

  但是,上述說法並不適合所有元素的氧化物。如氫氧化鑭,氫氧化鈰的溶度積常數分別為2.0×10[-19]和1.6×10[-20],換算為溶解度(g/100g水)分別為1.8×10[-4]和9.4×10[-5],都屬於難溶性堿,但氧化鑭和氧化鈰在常溫下即能跟水激烈反應生成氫氧化鑭和氫氧化鈰:

  La[,2]O[,3]+3H[,2]O→2La(OH)[,3]

  Ce[,2]O[,3]+3H[,2]O→2Ce(OH)[,3]

  氫氧化鎂也屬於難溶性堿,溶度積常數為1.8×10[-11],換算成溶解度(g/100g)約為9.6×10[-4]。所以如果上述說法成立,氧化鎂就不能跟水反應生成氫氧化鎂。

  我們先從化學熱力學來進行分析,有關數據見下表:

  ┌───────────────┬───────┬───────┬───────┐

  │物質│MgO(s)│H[,2]O(1)│Mg(OH)[,2](s)│

  ├───────────────┼───────┼───────┼───────┤

  │標準生成焓△Hf(kJ/mol)│-601.70

  │-285.84

  │-924.54

  │

  ├───────────────┼───────┼───────┼───────┤

  │標準生成自由能△Gf(KJ/mol)│-569.44

  │-237.19

  │-833.58

  │

  └───────────────┴───────┴───────┴───────┘

  反應:MgO(s)+H[,2]O(1)→Mg(OH)[,2](s)

  △H=-924.5-[-601.70+(-285.84)]=-37.00KJ

  △G=-833.58-[-569.44+(-237.19)]=-26.95KJ

  由△G<0,可知該反應是可以發生的;同時從△H<0,可知該反應是放熱反應。

  在許多書中(包括某些中學化學教材)也都提到氧化鎂可以跟水緩慢地反應生成氫氧化鎂。

  為此,我們作過簡單的實驗。把4.9g試劑級的氧化鎂放入蒸餾水中,放置一天後過濾,把沉淀在105℃烘幹至恒重,得到的固體質量約為5.8g,明顯重於原來的氧化鎂,由此也說明氧化鎂是能跟水反應的。

  但是我們也知道氧化鎂可作耐火材料,用作耐火材料的氧化鎂難跟水反應。這種差別在於我們通常用的氧化鎂是用分解碳酸鎂(菱鎂石)或氫氧化鎂制得的,碳酸鎂、氫氧化鎂的分解溫度都約為350℃,得到的氧化鎂是一種粉末狀密度較小的(輕質)氧化鎂。而作為耐火材料的氧化鎂是經過高溫(>1400℃)煅燒的,這種氧化鎂的粉末密度大,化學穩定性也增大,它不但很難跟水反應,甚至跟酸也很難反應,但我們不能就此說氧化鎂跟酸也不反應。

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