銀鏡反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)非常重要的一個反應(yīng),也是高考的重點。銀氨溶液被含有還原性的醛基化合物還原生成金屬銀,生成的銀致密排列,光亮如鏡,因此也稱為銀鏡反應(yīng)。如何制備銀鏡?銀鏡反應(yīng)需要注意什么?制備銀鏡又如何清洗呢?本文對這些問題進行了一一解答,希望能夠讓廣大的學(xué)生能夠進一步了解銀鏡反應(yīng)。
【問題1】為什么不用硝酸銀溶液直接與醛起銀鏡反應(yīng)?還需要費力配制銀氨溶液呢?
史文權(quán)和徐吉良指出AgNO3水溶液由于水解原因呈弱酸性,pH值約為5左右,Ag+離子和NO3-離子均具有較強的氧化性,根據(jù)它們在酸性溶液中標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的大小,可以得出NO3-比Ag+離子氧化能力強。而銀氨溶液呈弱堿性,pH約為8左右,NO3-離子還原電位降低顯著,低于銀氨離子的還原電位。所以在銀氨溶液中主要是Ag(NH3)2+離子起氧化作用,而NO3-離子無明顯的還原過程。
2010年安徽高考考察了銀鏡反應(yīng)的制備:(1)邊振蕩盛有2%的AgNO3溶液的試管,邊滴入2%的氨水。至最初的沉淀恰好溶解為止(2)將幾滴銀氨溶液滴入2 mL乙醛中
(3)制備銀鏡時,用酒精燈的外焰給試管底部加熱。2012年北京高考中指出在堿性條件下,加熱銀氨溶液就可以產(chǎn)生銀鏡。
【問題2】在實際實驗的時候同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用時比較長或者加熱需要比較高的溫度,2004年陳明華[1]研究指出是因為這種粗略的銀氨溶液的配制方法產(chǎn)生的影響。如何才能夠快速制備銀鏡呢?
實驗研究表明并不是銀氨溶液的pH越高,銀氨離子的存在越多,銀鏡反應(yīng)就越容易發(fā)生。當(dāng)pH過低(如9.1)也不利于銀鏡反應(yīng)發(fā)生,因為此時銀離子是主要存在形式。最適合的pH是11.4-10.8,并使銀鏡反應(yīng)加熱時間和溫度控制在4min和70℃以下,不僅可以快速制得銀鏡,還能鑒別直鏈型的醛和酮。
2010年安徽高考Fe(NO3)3溶液可以蝕刻銀,制作美麗的銀飾。他們對蝕刻銀的原因進行了如下探究:制備銀鏡,并與Fe(NO3)3溶液反應(yīng),發(fā)現(xiàn)銀鏡溶解。從上述實驗的生成物中檢驗出Fe2+。
2012年北京高考用硝酸清洗試管上的銀。
2017年北京高考某小組在驗證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下:向硝酸酸化的0.05mol·L﹣1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色,證明存在Fe3+。
【問題3】銀鏡實驗因其操作簡單、現(xiàn)象明顯深得學(xué)生們的喜愛,但大量制得的銀鏡如何清洗呢?
從熱力學(xué)的角度,找到合適的氧化劑就可以了。所以很多人嘗試了不同的氧化劑。在這些氧化劑里一定濃度的硝酸是最常用的,因為其溶解快且產(chǎn)物能夠回收利用而深深受喜愛。但是也可以看出硝酸的利用率低,產(chǎn)生氮氧化物污染環(huán)境。所以人們探索用過氧化氫[2]、氯化鐵[3]、高錳酸鉀等溶液替代[4]。
北京2012年高考中選擇使用硝酸清洗銀鏡是有考慮的,硝酸銀是中學(xué)階段使用較為廣泛的昂貴試劑,從節(jié)約的角度看,硝酸是清洗銀鏡的理想試劑,這也正是高考要考察的原因吧。
參考文獻:
[1]李先栓. 銀氨溶液呈堿性的探究[J]. 化學(xué)教學(xué). 2011(01):73-76.
[2]王慶婷. 關(guān)于銅氨溶液及其在有機化學(xué)實驗中的應(yīng)用[J]. 唐山師范學(xué)院學(xué)報. 2001(02):38-40.
[3]孫名洽. 關(guān)于銀氨溶液的爆炸與防護[J]. 化學(xué)通報. 1959(07):39-40.
[4]楊錫堯. 對“關(guān)于銀氨溶液的爆炸與防護”一文的商討[J]. 化學(xué)通報. 1959(09):38.
[5]鄧昌美. 對“關(guān)于銀氨溶液的爆炸與防護”一文的意見[J]. 化學(xué)通報. 1959(09):39.
[6]張須友,朱平,張林,董朝紅,鄭麗. 纖維素銅氨溶液的溶解性能及流變性能[J]. 合成纖維工業(yè). 2012(03):28-30.
[7]邢書才,樊強,田衎. 室內(nèi)空氣檢測分析校準(zhǔn)用的氨溶液標(biāo)準(zhǔn)樣品研究[J]. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2016(09):1301-1304.
[8]羅琴. 銅氨溶液溶解纖維素實驗研究[J]. 楚雄師專學(xué)報. 1989(03):91-97.
[9]宋志貴. 探究NaOH在銀鏡反應(yīng)中的作用[J]. 化學(xué)教學(xué). 2012(06):53-54.
[10]陸燕海. 銀氨溶液檢驗CO氣體[J]. 化學(xué)教學(xué). 2012(01):48-49.
[11]陳明華. 對銀鏡反應(yīng)中銀氨溶液配制方法的探討[J].黔西南民族師范高等專科學(xué)校學(xué)報. 2004(2):79-81.
[12]金龍輝. 用過氧化氫溶液處理銀鏡的實驗探究[J]. 化學(xué)教學(xué). 2012(3):56.
[13]楊樹芹. 清洗銀鏡新方法的實驗探究[J]. 化學(xué)教學(xué). 2012(4):47-48.
[14]鐘輝生. KMnO4溶液清洗銀鏡新方法[J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考. 2013(5):45-46.
作者簡介:李軍,(1979.1-)男,漢族,研究生學(xué)歷 出生在北京,教師,研究方向:化學(xué)。