銀鏡反應實驗異常現象分析

王琦

銀鏡反應實驗是有機化學實驗中非常重要的實驗之一，長期以來學生在做此實驗時總是偏差很大，經常出現異常現象，得不到預期的理想的實驗效果，給學生造成很大的疑惑。針對這些情況，我們做了一系列的對比實驗，并對產生異常實驗現象的主要影響因素及注意事項進行了認真的分析和探討，為今后的實驗成功打下了堅實的基礎。

銀鏡反應實驗異常現象影響因素銀鏡反應是指醛或含醛基的化合物（如葡萄糖、甲酸等）與弱氧化劑托倫試劑發生氧化還原反應，醛被氧化成同數碳原子的羧酸，托倫試劑中的銀離子被還原成單質銀均勻地附著在試管壁上，形成一層明亮的銀鏡，因此稱為銀鏡反應。

銀鏡反應這一性質是醛類化合物的一個重要性質，因此驗證這一性質的實驗也顯得尤為重要。但多年教學中，每次帶領學生做此實驗都會出現實驗現象的異常，總有一部分學生得不到理想的實驗結果。有的沒有任何現象；有的試管壁上沒有明亮銀鏡，而是黑黑一層疏松的銀；還有不少學生只在試管底部看到一些黑色的沉淀。通過教師的觀察和詢問，發現出現這些異常現象的原因各不相同，即使類似異常現象，成因也不同。我們還發現，在后來的葡萄糖銀鏡反應實驗中，葡萄糖的銀鏡反應實驗與醛類相比較，在同樣條件下更易得到理想的實驗效果。我們針對以上這些問題，對影響此實驗的一些因素及注意事項進行了一系列的對比實驗，從而進行分析和探討。

一、實驗內容

對比實驗一：取兩支試管1、2（試管1很潔凈，試管2不很干凈），在兩試管中分別加入2ml0.05mol/LAgNO3溶液、1滴2mol/LNaOH溶液，然后邊振蕩邊分別滴加0.5mol/L氨水，直至沉淀恰好溶解為止，所得銀氨溶液即為托倫試劑。接下來再分別向兩支試管中加入乙醛溶液（40%）2滴（或0.5mol/L乙醛溶液1ml），充分振蕩（否則混合不均），水浴加熱。

對比實驗二：取兩支試管1、2（兩支試管都很潔凈），按實驗一的方法制備托倫試劑。試管1滴加氨水時加到沉淀恰好溶解為止，試管2滴加氨水時加到沉淀溶解后再多滴加一些氨水（氨水過量），接下來的操作同實驗一。

對比實驗三：取1、2兩支潔凈試管，前面操作同實驗一，最后加熱時，試管1水浴加熱，試管2酒精燈上直接加熱。

對比實驗四：取三支潔凈試管1、2、3，按實驗一方法配制托倫試劑，然后在三支試管中依次加入0.5mol/L、2 mol/L、4 mol/L的乙醛溶液1ml，充分振蕩，然后一同水浴加熱；按上述方法將乙醛溶液換成葡萄糖溶液進行同樣實驗。

二、實驗結果

實驗一中，試管1中的銀鏡比試管2的銀鏡明亮得多，試管2溶液發黑，銀鏡不光亮，呈疏松黑色；實驗二中，試管1現象很好，試管2中幾乎看不到什么現象；實驗三中，試管2出現了黑色的沉淀，沒有銀鏡生成；實驗四中，試管1銀鏡很明亮，試管2中銀鏡較差，試管3銀鏡很差；用葡萄糖代替乙醛溶液，都生成很好的銀鏡。

三、實驗結果分析

要想生成明亮的銀鏡，必須是被還原出的單質銀緩慢、均勻有秩序的析出，附著在光潔的容器壁上。

實驗一中，試管2管壁不很光潔，生成的單質銀無法均勻的附著在試管壁上，部分以黑色的細粒進入溶液中，實驗效果就不會很理想；實驗二中，試管2制備托倫試劑時氨水過量，導致銀鏡反應R-CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH- →R-COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O的平衡向左移動，銀離子會被過度絡合，不利于單質銀的生成，導致還原銀量過少，從而造成了現象不明顯；實驗三中，試管2在酒精燈上直接加熱，導致了還原反應進行的太快，銀來不及附著在試管壁上而進入到溶液中，所以得到的是黑色沉淀而不是銀鏡。另外，直接加熱還會使試管受熱不均，反應速度各部位相差較大，單質銀就不會緩慢有秩序的析出，從而出現異常現象；實驗四說明醛類化合物濃度越大，產生的銀鏡越差。這是因為濃度越大，反應速度越快，單質銀無法均勻的附著在試管壁上。但同樣是較大濃度的葡萄糖卻出現了很理想的實驗效果，這是因為葡萄糖在水溶液中存在著如下平衡：

由上式可知，葡萄糖的開鏈式（醛式）在水溶液中所占比例很低，即使葡萄糖的濃度很大也主要以環式結構存在，醛式葡萄糖濃度不會很大，能夠有效的控制銀鏡反應的速度，不會使反應速度過快，隨著反應的不斷進行，生成的單質銀會緩慢均勻的附著在試管壁上形成非常理想的銀鏡。

綜上所述，生成銀鏡的優劣、實驗成敗與否受多種因素的影響。其中控制醛類化合物的濃度是實驗成敗的關鍵之一。有些學生認為醛類試劑多加一些會使實驗現象更明顯，所以不按指導偷偷多加，導致濃度過大，實驗失敗。這一濃度的控制主要由教師來指導，通常是由教師實踐經驗所得，實驗時教師指導學生控制好醛類化合物的用量或配制好最佳濃度備用。實驗過程中，學生操作時還應特別注意以下幾點：（1）試管要十分潔凈。這個實驗對試管的潔凈度要求較高，有些學生拿來試管用水沖涮一下就開始滴加藥品，這樣會因試管壁污物的存在導致實驗失敗。試管可用熱NaOH溶液清洗；（2）托倫試劑配制時氨水不可過量。學生加氨水時往往滴加速度過快，有的甚至整滴管加入，很容易造成氨水過量。過量后又嫌麻煩不愿重做，就直接加乙醛，導致實驗失敗。因為氨水過量，銀離子會過多的被絡合，導致還原銀量過少，從而造成了現象不明顯。另外，氨水過量，加入醛后還容易產生雷酸銀（AgOCN），雷酸銀受熱或撞擊可引起爆炸。為使氨水不致過量，氨水的濃度不宜過大；（3）不可在酒精燈上直接加熱，一定要水浴加熱，也不要經常移動試管或攪拌。有些學生為了盡快看到實驗現象，把試管拿到酒精燈上直接加熱并不斷攪拌以加快速度，這樣得不到明亮的銀鏡還會因局部溫度過高產生易爆炸的雷酸銀。

此實驗還應特別注意，銀氨溶液只能隨用隨配，不可久置。如果久置會析出疊氮化銀（AgN3）、氮化銀(Ag3N)、亞氨基化銀Ag2NH等爆炸性沉淀物。這些沉淀物即使用玻璃棒摩擦也會分解而發生猛烈爆炸。因此，實驗完畢應立即將試管內剩余的銀氨溶液倒掉，用稀硝酸溶解管壁上的銀鏡，然后用水將試管沖洗干凈以防發生危險；用乙醛做銀鏡反應時，乙醛在一定條件下能發生聚合，聚合后的乙醛不具有醛的特性，也會使實驗失敗，應對乙醛處理后再做實驗。

總之，在徹底弄清楚銀鏡反應的原理、影響因素及注意事項后，操作中再多注重細節，就可大大地提高實驗成功率，得到滿意的實驗結果了。

參考文獻：

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