甲酸銀鏡反應實驗的探究

伍強+杜金鈴+杜明桂

摘要：對銀氨溶液自身反應成鏡做了探究，發現用濃度大于6%的硝酸銀溶液和氨水，添加適量氫氧化鈉溶液來配制銀氨溶液，置于90～100℃水中水浴加熱，能在較短時間內生成銀鏡。設計添加氫氧化鈉的銀氨溶液鑒別甲酸的實驗，實驗生成了銀鏡；用離子色譜法測定反應前后溶液中甲酸根離子濃度，濃度幾乎不變，認為甲酸沒有參與銀鏡反應。

關鍵詞：甲酸；銀氨溶液；銀鏡反應；離子色譜法；實驗探究

文章編號：1005–6629（2017）11–0068–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一些高等有機化學教材涉及到甲酸的鑒別時，都認為銀氨溶液可以鑒別甲酸，因為甲酸分子中有醛基，故有還原性；甲酸能發生銀鏡反應，常用于甲酸的定性鑒定[1～2]；甲酸可被弱氧化劑氧化，生成碳酸鹽，能與托倫試劑作用生成銀鏡[3]。從20世紀八十年代至今有30多篇文獻認為甲酸能發生銀鏡反應，并探討如何實驗能制得漂亮的銀鏡[4～7]。在教學測試中，常有認為甲酸能發生銀鏡反應的試題，甚至高考試題，如2011年江蘇省高考化學試題第17題（3）。為此，對水浴加熱銀氨溶液在較短時間內生成銀鏡的條件和水浴加熱條件銀氨溶液與甲酸根離子能否反應作了探討。

1 水浴加熱銀氨溶液在較短時間內生成銀鏡的條件

1.1 添加NaOH溶液的量對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加數滴10%的NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解為止，放在沸水中水浴。實驗現象見表1。

結論：沒有滴加NaOH溶液的實驗沒有生成銀鏡，滴加NaOH溶液越多，生成銀鏡的時間越短，生成銀鏡的顏色越黑。

銀鏡的白度和厚度與水浴加熱時間有關，生成銀鏡后再水浴加熱一段時間，銀鏡會明顯變白變厚，即使生成黑色的銀鏡再沸水浴加熱幾分鐘也會變白色。加入NaOH易生成銀鏡，以下實驗探究以加入2滴10%的NaOH溶液為基準。

1.2 銀氨溶液的濃度對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入不同濃度的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10% NaOH溶液，再加入相應濃度的氨水（氨水百分比濃度與硝酸銀溶液相同）至沉淀恰好溶解為止，放在沸水中水浴加熱。實驗現象見表2。

結論：AgNO3溶液和氨水的濃度低于6%時難以生成銀鏡或不能生成銀鏡。

1.3 水浴的溫度對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10%NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解為止，不同溫度水浴。實驗現象見表3。

結論：水浴溫度越高生成銀鏡的時間越短，水浴溫度低于90℃難以生成銀鏡或不能生成銀鏡。

總之，用濃度大于6%的AgNO3溶液和氨水，并添加適量NaOH溶液來配制銀氨溶液，置于90～100℃水中水浴加熱，能在較短的時間內生成銀鏡。延長水浴時間，銀鏡會變白變厚。

用添加NaOH的銀氨溶液，在較高溫度水浴加熱來檢驗甲酸時，若添加的NaOH中和甲酸而沒有NaOH剩余，則不能生成銀鏡；若添加的NaOH中和甲酸且有NaOH剩余，當然能生成銀鏡，那么此時有沒有微量的甲酸根離子參與反應呢？

2 水浴加熱條件銀氨溶液與甲酸根離子能否反應

2.1 基準甲酸鈉溶液的配制和離子色譜法測定

稱取6.801g分析純的甲酸鈉（M=68.01g/mol），用適量的水溶解，然后轉移到100mL的容量瓶中，再滴加10滴10% NaOH溶液（防止甲酸根離子水解）后加水定容，得到物質的量濃度為1.000mol/L的基準甲酸鈉溶液。100mL基準甲酸鈉溶液，一部分用于離子色譜法測定，另一部分用于銀鏡反應實驗。

將基準甲酸鈉溶液稀釋至1000倍，用離子色譜法測定甲酸根離子的峰面積。平行測定2次，取平均值，結果見表4。

2.2 反應前后溶液的制得和離子色譜法測定

2.2.1 反應前溶液

取100mL容量瓶，加入10%的AgNO3溶液50mL（密度為1.09g/mL，含有AgNO3約為3.2×10-2mol），滴加20滴10% NaOH溶液，再滴加10%氨水至沉淀溶解。用吸量管移入10mL基準甲酸鈉溶液（含有甲酸鈉為1.0×10-2mol），再滴加10%氨水至沉淀溶解，加水定容。100mL反應物混合液，50mL用于銀鏡反應實驗，其余溶液用于離子色譜法測定。

2.2.2 反應后溶液

取50mL容量瓶，加入反應物混合液并定容。將容量瓶下半部浸沒在93℃左右熱水中水浴加熱30min，生成光亮白色銀鏡。靜置冷卻至室溫，溶液澄清，此時液面仍處于刻度線（用玻璃棒刮開刻度線附近的銀鏡后觀察）。澄清溶液用于離子色譜法測定。

將反應前后的溶液稀釋至100倍，用離子色譜法測定甲酸根離子的峰面積。平行測定2次，取平均值，結果見表4。（注：甲酸根離子濃度相近，可近似地認為甲酸根離子的峰面積與濃度成正比）。endprint

結論：反應前后溶液中的甲酸根離子濃度幾乎不變，因此銀氨溶液與甲酸根離子不能反應。

3 實驗探究的思考

從20世紀八十年代至今有關的30多篇文獻認為甲酸能發生銀鏡反應，探討的就是添加NaOH的銀氨溶液發生自身反應生成銀鏡的條件。較長時間水浴加熱堿性溶液，溶液會吸收空氣中的CO2，生成微量的碳酸根離子，因此設計測定反應前后溶液中甲酸根離子濃度的實驗，來判斷銀氨溶液與甲酸根離子能否反應。

用銀氨溶液檢驗含醛基化合物實驗時要注意如下事項：配制銀氨溶液時添加了NaOH溶液，并要在熱水浴中溫熱，為防止NH3與Ag2O顆粒反應生成銀鏡，要做空白對照試驗以防出現誤檢。配制銀氨溶液時不添加NaOH溶液，在水浴加熱時銀氨溶液不會發生自身反應生成銀鏡，就不會出現誤檢。

銀氨溶液與甲酸根離子不反應，因此僅從結構上分析甲酸（或甲酸根）含有醛基能發生銀鏡反應是不科學的。添加NaOH的銀氨溶液鑒別甲酸實驗，實驗生成的銀鏡是NH3與Ag2O反應生成的，不是銀氨溶液與甲酸反應生成的，成鏡是此實驗的偽現象[9]。建議修改某些有機化學教材中有關銀氨溶液鑒別甲酸的內容，切不可再誤導學生。甲酸不能發生銀鏡反應，那么甲酸酯能不能發生銀鏡反應？這問題也值得中學化學教師思考。

參考文獻：

[1]曾昭瓊主編.有機化學（第4版）（下冊）[M].北京：高等教育出版社，2004：17.

[2]吉林師范大學，華南師范學院，上海師范學院，江蘇師范學院，廣西師范學院合編.有機化學（第1版）（下冊）[M].北京：高等教育出版社，1980：17.

[3]袁紅蘭，金萬祥主編.有機化學（第3版）[M].北京：化學工業出版社，2015：148.

[4]陳夢龍.甲酸銀鏡反應成功的條件[J].化學教育，2005，（3）：56～57.

[5]喬金鎖.甲酸銀鏡反應的研究[J].化學教學，2005，（7～8）：7～8.

[6]劉子睿.對甲酸銀鏡反應的實驗探究[J].中學化學教學參考，2010，（1～2）：51～52.

[7]劉冷，喬金鎖.甲酸銀鏡反應的pH要求微探·兼與陳夢龍老師商榷[J].山西省晉中學院學報，2013，（2）：25～29.

[8]伍強.鑒別甲酸根離子實驗的研究[J].化學教學，2016，（1）：56～57.

[9]伍強，方娟，蔡益.設計對比實驗判斷實驗現象的真與偽[J].化學教學，2017，（3）：82.endprint