摘要:打破傳統(tǒng)的用硝酸清洗銀鏡的思維定勢,歷經(jīng)多次實驗探究總結(jié)了兩種清洗銀鏡的新方法:1.氯化鐵溶液清洗,2.鹽酸或硫酸清洗。此兩法清洗原理不同,但與傳統(tǒng)的清洗方法相比具有操作更安全、產(chǎn)物無毒害、可回收利用貴重金屬銀等許多優(yōu)點。
關(guān)鍵詞:清洗銀鏡;氯化鐵溶液;鹽酸或硫酸;實驗探究
文章編號: 1005–6629(2012)4–0047–02 中圖分類號: G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B
1 提出問題
蘇教版《化學(xué)2》必修與《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》選修都設(shè)置了銀鏡反應(yīng)的探究實驗,為了加深銀鏡留給學(xué)生的印象有些教師還組織了學(xué)生分組實驗,一個年級一次下來產(chǎn)生了大量附有銀鏡的試管,為了回收試管不少同學(xué)用大量的水清洗試管,可是只能沖洗掉一點點,因此教師加以引導(dǎo):“銀是不活潑的金屬,可用哪種酸溶解除去?”同學(xué)們立刻就想到了稀硝酸。稀硝酸確實可與銀反應(yīng)將銀除去,這也是許多類似習(xí)題的標(biāo)準(zhǔn)答案,可大家知道硝酸與金屬的反應(yīng)不僅硝酸利用率低而且還會產(chǎn)生污染性氣體,這是清洗銀鏡的最佳試劑嗎?為此筆者查閱資料并展開了一系列的思考與實驗探究。
2 實驗探究
2.1 氯化鐵清洗銀鏡的實驗探究
大家知道,氯化鐵溶液有較強(qiáng)的腐蝕性,可腐蝕不活潑的銅用以制印刷電路板,可不可以用氯化鐵溶液來清洗銀鏡呢?
向銀鏡試管中加入6 mol/L的氯化鐵溶液約2 mL,震蕩試管發(fā)現(xiàn)美麗光亮的銀鏡很快變暗成灰色并逐漸溶解,溶液中脫落許多灰黑色的懸浮物,氯化鐵溶液的黃色明顯變淺,只需將試管震蕩3-5次銀鏡迅速被清洗干凈。不過細(xì)想,金屬離子的氧化性與單質(zhì)活潑性相反,中學(xué)教材電化學(xué)部分知識應(yīng)該是Ag+的氧化性強(qiáng)于Fe3+ [1],F(xiàn)e3+怎么會將Ag氧化溶解呢?為此,筆者又查閱相關(guān)資料,金屬的活動性順序表是根據(jù)金屬與其在水溶液中形成低價態(tài)離子所構(gòu)成的電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢按由小到大順序排列的,只是從熱力學(xué)的角度指出了氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的可能性及趨勢大小,實際的金屬活潑性順序會因濃度、介質(zhì)、氣體的分壓、產(chǎn)物的溶解度、氧化膜等因素的影響而發(fā)生改變[2],反過來金屬離子的氧化性也會受這些因素影響而改變,氯化鐵溶液中由于Fe3+的水解,使得溶液呈明顯的酸性,也就是說在酸性溶液中Fe3+可能將Ag單質(zhì)氧化溶解,現(xiàn)象見圖1。
2.2 鹽酸、硫酸清洗銀鏡的實驗探究
實驗室大部分的污垢都可以用鹽酸清洗除去,但是銀鏡用鹽酸清洗從理論上是根本行不通的,筆者只是隨意用手邊的稀鹽酸試試,結(jié)果輕輕震蕩試管只見大片的銀片從試管壁脫落了下來,顏色仍然是美麗的銀白色,會不會是什么偶然因素或是鹽酸中混有了稀硝酸,筆者又重新配制了鹽酸取另外一些試管實驗,結(jié)果產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象,如下圖:
從現(xiàn)象上判斷銀沒有溶解,從試管壁上脫落下來的仍然是銀片(去年清洗的銀保存在當(dāng)初清洗用的酸液中至今未變化),到底是什么原因讓銀片從試管壁上脫離了呢,筆者又取不同濃度的鹽酸、硫酸分別做了幾組對比試驗,結(jié)果如下:
仔細(xì)觀察分析現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)光亮的銀鏡遇酸很快表面起了褶皺,與試管的附著由原來的緊致光滑變得松弛,所以稍加震蕩便從試管壁脫落,筆者又從實驗室找來放置了一年多的銀鏡試管做同樣的實驗,發(fā)現(xiàn)這次試管上的銀鏡卻需震蕩較多次才會脫落下來。分析銀鏡反應(yīng)實驗所用的試劑,是什么物質(zhì)遇酸能使銀在試管壁附著度減弱又不會溶解銀,而且放置時間久了酸對它的作用會減弱,筆者猜測可能是光亮的銀鏡中隱藏著肉眼看不見的“小縫隙”,這些“小縫隙”中躲藏著銀氨溶液的堿遇酸反應(yīng)使得銀鏡變得疏松了,隨著銀鏡放置時間的延長,堿液分解揮發(fā)所以久置的試管用此法清洗不如新的銀鏡清洗容易。
為了防止探究過程出現(xiàn)疏漏,筆者還向江玉安教授請教分析此兩種清洗銀鏡的方法,江教授提出此兩種方法使用的溶液中都含有Cl-,建議用NaCl溶液探究銀鏡清洗是否有Cl-的影響作用,筆者將飽和NaCl溶液加入銀鏡試管中放置2小時后用力震蕩,銀鏡未發(fā)生明顯變化。由此可知方法二試管壁上銀鏡的脫離是酸中H+的作用。
3 新方法具備突出的優(yōu)點
?。?)用氯化鐵溶液、鹽酸、稀硫酸清洗比用硝酸清洗操作更安全。
(2)硝酸清洗會產(chǎn)生污染性氣體氮氧化物,此法沒有污染性氣體生成。
(3)回收了大量的貴重金屬銀。班級較多且開展學(xué)生實驗的學(xué)校一次可回收幾百只試管上的銀,可聯(lián)系加工業(yè)對其再加工。
由于本人認(rèn)知水平有限,所言不足之處還請各位同仁及時批評指正。
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