探究銀鏡反應(yīng)的原理以及對銀鏡的清洗方法的研究

王梓先

摘 要：銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)中一個典型的演示實(shí)驗(yàn)，該試驗(yàn)的條件要求嚴(yán)密，科學(xué)性強(qiáng)，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、精神和方法具有重要意義。本次研究性學(xué)習(xí)通過進(jìn)行銀鏡實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探究銀鏡反應(yīng)的原理，并研究銀鏡的清洗方法。

關(guān)鍵詞：銀鏡反應(yīng)、原理、清洗方法

一、研究方法

1.銀鏡反應(yīng)

（1）取一支試管，使用熱的氫氧化鈉溶液清洗試管，再用蒸餾水清洗。

（2）加入1mL2%的硝酸銀溶液，然后加入10%氫氧化鈉水溶液2滴，振蕩試管，可以看到白色沉淀。再逐滴滴入2%的稀氨水，直到最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止。

（3）滴入一滴管的葡萄糖溶液，振蕩后把試管放到熱水中加熱，不久可以看到試管被加熱區(qū)內(nèi)壁上附著一層光亮如鏡的金屬銀。

2.研究對比各種化學(xué)試劑清洗銀鏡時的清洗效果

（1）取4支有銀鏡的試管，用熱蒸餾水清洗。

（2）分別在試管中加入稀硝酸、過氧化氫溶液和酸性高錳酸鉀溶液。

（3）反應(yīng)結(jié)束后將廢液倒掉，查看各試管的清洗狀況，并進(jìn)行對比。

二、實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象

1.銀鏡反應(yīng)

向溶液里逐滴滴加氫氧化鈉溶液，首先析出AgOH。常溫下AgOH極不穩(wěn)定，分解為暗棕色沉淀物Ag2O。繼續(xù)滴加氨水，邊滴加邊震蕩，直至沉淀全部溶解。

總反應(yīng)方程式為：

AgNO3+NaOH+2NH3`H2O=Ag（NH3）2++

OH-+2H2O+NaNO3

然后向溶液中加入葡萄糖，將Ag+還原。

2.銀鏡清洗

（1）HNO3。現(xiàn)象：在試管中加入稀硝酸，銀鏡溶解。

推斷反應(yīng)產(chǎn)物：由于硝酸具有氧化性，可以將Ag氧化為Ag+，則猜測生成物中含有硝酸銀。

驗(yàn)證：向溶液中滴加氯化鈉，再加入硝酸，產(chǎn)生白色沉淀，且不溶解，說明Ag+存在。

綜上所述，可推斷HNO3清洗銀鏡的方程式是：

3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O

（2）H2O2。現(xiàn)象：在試管中加入過氧化氫，銀鏡溶解，放熱，產(chǎn)生氣體和白色煙霧。

推斷反應(yīng)產(chǎn)物：H2O2具有氧化性，Ag可能被氧化成為Ag+，也有可能被氧化為Ag2O，但反應(yīng)后的溶液中并不存在黑褐色的Ag2O沉淀，則猜測產(chǎn)生了Ag2O膠體，要判斷到底是Ag+還是Ag2O膠體，仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。根據(jù)元素守恒原理，可推測生成的氣體是過氧化氫自身分解后產(chǎn)生的氧氣。白色煙霧為水蒸氣。

驗(yàn)證：將帶火星的木條靠近試管口，木條復(fù)燃，證明產(chǎn)生的氣體是氧氣。取一部分反應(yīng)后試液于試管中，滴加NaCl溶液，未產(chǎn)生白色沉淀，證明Ag并沒有被氧化成為Ag+。于是取實(shí)驗(yàn)后的另一部分試液于燒杯中，用激光筆照射，產(chǎn)生一條光亮的通路，證明Ag被氧化為Ag2O，而Ag2O是以膠體的方式存在。

（3）酸性KMnO4溶液。現(xiàn)象：在試管中加入酸性高錳酸鉀溶液，振蕩，銀鏡溶解，溶液紫色褪去，轉(zhuǎn)為無色，但略顯渾濁。

推斷反應(yīng)產(chǎn)物：酸性高錳酸鉀溶液是強(qiáng)氧化劑，Ag可能被氧化成為Ag+，而MnO4–則被還原為Mn2+離子，Ag+與SO42-結(jié)合形成微溶的Ag2SO4，這可能是溶液略顯渾濁的原因。

3.清洗結(jié)果

分別在試管中加入稀硝酸、過氧化氫溶液和酸性高錳酸鉀溶液，振蕩幾次后將廢液倒掉，從清洗結(jié)果。可以看出過氧化氫溶液和酸性高錳酸鉀溶液在短時間的清洗效果要優(yōu)于硝酸。然而經(jīng)過較長時間的反應(yīng)后，三支試管中的銀鏡都能被清洗干凈。

三、結(jié)論

過氧化氫、稀硝酸以及酸性KMnO4溶液均可以清洗銀鏡，然而硝酸會產(chǎn)生有害氣體NO污染環(huán)境，危害人體健康。但用過氧化氫清洗更為環(huán)保，綠色，且成本遠(yuǎn)低于硝酸。

就最終清洗效果而言，三種試劑幾乎不相上下，但過氧化氫和酸性KMnO4溶液在短時間內(nèi)的清洗效果甚至比硝酸更好，由此可見用過氧化氫或高錳酸鉀清洗銀鏡無疑是更好的選擇。

參考文獻(xiàn)：

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