银镜反应

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,“银镜反应”的实验设计与研究,银镜反应是检验醛基的重要反应，但在教材和教参中，对该实验的操作条件只是粗略的描述，因此在演示实验和学生分组实验的准备过程中，常常遇到一些问题，如镜面发暗，不光亮，甚至不能产生银镜等。因此设计本实验，针对影响反应的因素作一些探讨，并做一些对比试验，来优化实验操作条件,实验目的：,掌握银镜反应的原理和制作银镜的操作技巧；,探索制镜实验的成功条件和关键；,通过实验设计，引导启发学生钻研教材，了解银镜反应在中学教材和教学中的地位 和作用；,培养理论联系实际、独立思考、独立操作的能力；,研究的内容：,（,1,）试管洗涤程度对产生银镜的影响,（,2,）不同还原剂对对产生银镜的影响,（,3,）还原剂浓度的不同对产生银镜的影响,（,4,）银氨溶液酸碱性对产生银镜的影响,（,5,）实验条件对产生银镜的影响（振荡、加热温度等）,（,6,）其它因素,一、反应原理,（,1,）配制银氨溶液的化学方程式是,AgNO,3,+ NH,3,H,2,O = NH,4,NO,3,+ Ag OH,2AgOH = Ag,2,O + H,2,O,Ag,2,O + 4NH,3,+ H,2,O = 2Ag,（,NH,3,）,2,OH,（,2,）生成银镜的化学方程式是,RCHO + 2Ag,（,NH,3,）,2,OH = RCOONH,4,+ 2Ag + 3NH,3,+ H,2,O,二、实验准备,（,1,）还原剂,3740%,的甲醛溶液，,2%,、,5%,、,10%,、,20%,、,40%,的乙醛溶液，,5%,、,10%,、,15%,、,20%,的葡萄糖溶液,（,2,）,2% AgNO,3,溶液,（,3,）,2%,的氨水溶液,（,4,）,1%,NaOH,溶液,（,5,）洗涤干净的试管若干支,为确保产生光亮的银镜，实验用试管依次用稀硝酸、自来水、,10%,氢氧化钠溶液、自来水洗涤后，用蒸馏水冲洗干净,仪器的洗涤,玻璃仪器洗净的标准是：内壁上附着的水膜均匀，既不聚成水滴，也不成股流下。,三、对比实验,（,1,）甲醛或甲酸溶液,中学化学教材中，一般用乙醛溶液或葡萄糖溶液作银镜反应的还原剂。有教师在一次实验中误用甲醛溶液作还原剂，结果产生了意想不到的效果：一支干净的试管中，加入,2m 2%AgNO3,溶液，再滴加,2%,的氨水，边加边振荡，直至生成的白色沉淀物恰好溶解。然后滴加一滴,36%,的甲醛溶液，迅速振荡，结果在常温下瞬间产生银镜，且银镜光亮银层厚。如果用部分变质的甲醛溶液，也能生成光亮银镜，但必须在常温下静置,12,分钟。甲醛溶液替代乙醛溶液或葡萄糖溶液作还原剂，银镜反应实验不须加热，操作简单成功率高。,（由于甲醛有毒，有条件可以考虑尝试甲酸）,（,2,）乙醛溶液,用,2%,、,5%,、,10%,、,20%,、,40%,的乙醛溶液做对比实验。,取干净试管,5,支，编号,1#,、,2#,、,3#,、,4#,、,5#,，各加入,2ml 2%,的,AgNO3,溶液，再滴加,2%,的氨水（边加边振荡）至白色沉淀物恰好溶解，然后依次滴加,2%,、,5%,、,10%,、,20%,、,40%,的乙醛溶液,4,滴，快速振荡后置于,6070,的水浴中。,3,分钟后，试管,1#,未形成大面积银镜，试管,5#,的银镜质量差有黑斑， 试管,4#,产生的银镜质量一般，试管,2#,、,3#,形成光亮的银镜。,乙醛的浓度越大，反应速度越快，但反应速度太快，还原出来的银大部分呈疏松颗粒状析出，导致管壁上所附的银层不均匀平整，结果就得不到明亮的银镜，甚至有黑斑产生。,乙醛浓度太稀，反应速度慢，银镜形成的时间长。因此，选择,5%10%,的乙醛溶液作还原剂是比较合适的。上述对比实验用的乙醛溶液是用新启封的乙醛试剂配制的。乙醛久置后易发生聚合反应，在室温和有少量硫酸存在时，能生成三聚乙醛，三聚乙醛是微溶于水的液体，不能发生乙醛的特性反应。和甲醛一样，实验室贮存的乙醛试剂通常是部分变质的，试剂瓶内的液体分上下二层，上层是三聚乙醛，下层是变稀的乙醛溶液，呈酸性（,PH,值为,4,）。,（,3,）葡萄糖溶液,用,5%,、,10%,、,15%,、,20%,的葡萄糖溶液做对比实验。,取干净试管,4,支，编号,1#,、,2#,、,3#,、,4#,，各加入,2ml 2%,的,AgNO3,溶液，再滴加,2%,的氨水（边加边振荡）至白色沉淀物恰好溶解，然后依次加入,5%,、,10%,、,15%,、,20%,的葡萄糖溶液,1ml,，快速振荡后置于,6070,的水浴中。,3 4,分钟后，四支试管都有银镜生成，其中，试管,2#,的银镜质量最好，试管,1#,、,3#,次之，试管,4#,的银镜质量最差。,实验结果说明，葡萄糖溶液浓度越大，反应速度越快，但是，反应速度太快，部分银粒不能及时附着到试管壁上，而沉淀在溶液中，形成的银镜层较薄。因此，用,10%,的葡萄糖溶液作银镜反应的还原剂最合适。,（,4,）酸碱性,取干净试管二支，编号,1#,、,2#,，各加入,2ml 2%,的,AgNO3,溶液，在试管,1#,中加入一滴,1%,的,NaOH,溶液，然后在试管,1#,、,2#,中分别滴加,2%,的氨水（边加边振荡）至白色沉淀物恰好溶解，再滴加,5%,的乙醛溶液各,4,滴，快速振荡后置于,6070,的水浴中。约,2,分钟后，试管,1#,有光亮的银镜形成；约,3,分钟后，试管,2#,有光亮的银镜形成。,银镜反应必须在微碱性溶液中进行，适当提高溶液的碱性，可提高,Ag,（,NH3,）,2OH,的浓度，同时碱性的提高可能加速醛的氧化，因此，当溶液的,PH,值增加，反应速度加快。通常，当溶液,PH8,时，不能形成银镜；溶液,PH,为,89,时，反应速度较慢；溶液,PH,为,910,时，反应速度较快，能形成光亮的银镜。但是溶液不能呈强碱性，因在强碱性条件下，银氨溶液本身也能形成银镜，无须含醛基化合物。,平时做该实验时，如果用葡萄糖作还原剂，则几乎,100%,成功，但用乙醛溶液作还原剂，则经常不能形成银镜。我认为其主要原因是：实验室里的乙醛试剂，一般都是部分变质的，变质后的乙醛试剂呈酸性（,PH,为,4,），用此乙醛试剂配制的乙醛溶液，滴加到银氨溶液后，降低了反应液的碱性，醛浓度越高则滴加后反应液的碱性越低，反应速度越慢。可用,NaOH,溶液把乙醛溶液调到,PH,在,810,之间，使得反应液呈微碱性。同理，用淀粉水解液做银镜反应实验，也必须用,NaOH,溶液中和水解液，使溶液略显碱性。,四、其它条件的选择,（,1,）反应温度,用乙醛溶液和葡萄糖溶液做银镜反应实验，一般用水浴加热，用酒精灯加热，温度较难控制，且可能产生容易爆炸的一氮化三银（,Ag3N,）。水浴温度保持,6070,，低于,60,反应速度慢，高于,70,，反应速度太快，析出的银粒大，易沉淀在溶液中，形成的银镜层偏薄。,（,2,）硝酸银浓度和氨水浓度,AgNO3,溶液的浓度过小，银镜层不饱满；当然浓度过大，浪费药品。一般以,AgNO3,的质量分数,2%5%,为宜。,在制备银氨溶液时，如果氨水浓度过大，则溶液中氨易过量。银氨溶液中如果有过量的,NH3,，银离子会被过度地络合，降低银氨溶液的氧化能力；另外，过量的氨水会降低试剂的灵敏度，且易生成爆炸性物质。一般氨水浓度选择,2%5%,（质量分数），用大于,5%,氨水滴加，极易过量。但用小于,2%,氨水滴加，会使溶液的碱性偏低，反应也不能顺利进行。,五、结论 银镜反应实验的适宜操作条件如下：,还原剂,实验操作,甲醛溶液,乙醛溶液,葡萄糖溶液,2% AgNO3,溶液,2ml,2ml,2ml,1%,NaOH,溶液,一滴,2%,的氨水溶液,滴至白色沉淀物恰好溶解,滴至白色沉淀物恰好溶解,滴至白色沉淀物恰好溶解,3740%,的甲醛溶液,一滴,5%10%,乙醛溶液,4,滴,10%,葡萄糖溶液,1ml,反应温度,常温,6070,6070,反应时间,2min,3min,34min,