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化学实验室实验:银镜反应与美感的结合(The Silver

时间:2020-06-19  作者:

教师手册 (Teacher’s Guide)

请按此连结,参阅「学生讲义」

教学提示

● 上课时间:教师实验解说:约10分钟,安全注意事项提醒以及器材发放:约5分钟。学生实验操作和装饰彩绘:约30分钟。整理器材和教师总结:约5分钟。家庭作业:学生回答问题:约20分钟。

● 请学生準备附盖(含塑胶内衬)玻璃瓶,事先用清洁剂和水浸泡数天,然后在实验解说的同时,使用超音波震荡器震荡以节省时间。请学生摇晃玻璃瓶,以检查瓶盖是否紧密。若有少量液体流出,建议实验时覆盖一层保鲜膜以增加紧密程度。震荡后,必须再用蒸馏水润洗数次。若直接购买含盖的玻璃样品瓶,则可省去清洁的步骤。

● 实验所使用的器材(尤其是滴管)要提醒学生若以自来水清洗过后,务必再以蒸馏水润洗,防止白色的氯化银沉澱生成。

● 使用含盖的塑胶滴瓶来盛装浓氨水,可以降低滴加试剂过量,并且减少刺激性臭味外溢。

● 配製银氨溶液需特别注意,不能在硷过量或酸过量的条件下进行。在过多的氨水下,可能生成雷酸银(AgONC),雷酸银在受热或碰撞时会有爆炸的危险,而且银氨溶液也会失去灵敏性。若在酸过量的条件下,银氨错合物会发生分解,影响银镜反应的效果。故氨水滴加需恰好溶解氧化银沉澱物,过量易造成实验失败,滴加氨水快到完全溶解时,务必盖上瓶盖均匀摇晃,否则容易造成过量。

● 提醒学生专心摇晃银镜反应的动作,曾有学生用力过猛,不小心玻璃瓶掉落地面而造成残留液在照光后使地板变黑。为洗去地面的银层,可以使用适量的稀硝酸(约3 M)处理。

● 银氨溶液必须随配随用,因为久置后可能会生成叠氮化银(AgN3)沉澱物,受震荡时很容易分解产生猛烈爆炸。因此反应后的残留液务必立即倒入废液桶内。先加氢氧化钠或氢氧化钾溶液生成氧化银的沈澱,以倾析方式弃除澄清溶液,沈澱物加浓硝溶解,然后进一步回收处理。

药品配製

● 0.6 M硝酸银溶液:取10.2克的硝酸银固体,置入100 mL容量瓶或锥形瓶中,以少量蒸馏水溶解后,再加水至总体积 100 mL,盖上瓶盖并翻转数次,混合均匀。

● 2.5 M氢氧化钠溶液:取10.0克的氢氧化钠固体,置入100 mL容量瓶或锥形瓶中,以少量蒸馏水溶解后,再加水至总体积 100 mL,盖上瓶盖并翻转数次,混合均匀。

● 10%葡萄糖水溶液:取5.0克的葡萄糖粉末,置入100 mL的锥形瓶中,加入蒸馏水直到总质量为 50.0克,搅拌促使溶解。

观察纪录

1.写出此实验的各变化过程。

变化现象一:硝酸银溶液滴加到氢氧化钠稀溶液中,首先产生白色的氢氧化银(AgOH)沉澱,但此沉澱物非常不稳定,立即转为棕色的氧化银。
变化现象二:产生棕色的氧化银沉澱后,滴加浓氨水使沉澱恰好溶解,即为银氨溶液。
变化现象三:最后加入葡萄糖溶液,银离子还原成银原子,附着在玻璃表面,形成银白色的银镜。

2.说明各变化过程的化学原理(最好以反应式描述)。

变化现象一的反应如下反应式所示:

2AgNO3(aq) + 2NaOH(aq) → Ag2O(s) + 2NaNO3(aq) + H2O(l)   [1]

变化现象二的反应如下反应式所示:

Ag2O(s) + 4NH3(aq) + H2O(l) → 2[Ag(NH3)2]+(aq) + 2OH–(aq)    [2]

变化现象三的反应如下反应式所示:

化学实验室实验:银镜反应与美感的结合(The Silver

3.以照片呈现你的实验结果(漂亮的玻璃瓶饰物)。

学生的实验结果如下两张照片所示。

化学实验室实验:银镜反应与美感的结合(The Silver

化学实验室实验:银镜反应与美感的结合(The Silver

参考答案

1. 根据勒沙特列原理,开链状葡萄糖为银镜反应的反应物,当此反应物的浓度降低时,环状葡萄糖(α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃葡萄糖)会变成开链状葡萄糖,继续进行银镜反应。

2. 由题目1.可推知,蔗糖连接两个单醣之碳原子为葡萄糖的C1原子与果糖的C2原子,正好在葡萄糖具有还原性的开链之醛基位置,故蔗糖无还原性。麦芽糖为两分子之葡萄糖分别在C1与C4脱水相连,另一端的C1仍然保有一个开链的醛基位置,故麦芽糖具还原性。

3. 可以。这是因为蜂蜜的主要成分为蔗糖、葡萄糖和果糖,葡萄糖和果糖都是还原醣,所以本实验可以使用蜂蜜取代葡萄糖当作还原剂来进行银镜反应。

4. 银与稀硝酸的反应如下所示:

                         3Ag(s) + 4HNO3(aq) → 3AgNO3(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

NO气体在空气中,易与氧气反应生成NO2气体,其反应如下所示:

                         2NO(g) + O2(g)→2NO2(g)
 

参考资料和延伸阅读:

1. Tollen’s reagent, http://en.wikipedia.org/wiki/Tollens’_reagent.
2. Expt 075 — Silver Mirror Reaction, http://dwb4.unl.edu/chemistry/smallscale/SS075.html.
3. A giant silver mirror, http://www.practicalchemistry.or … -mirror,233,EX.html.
4. The Silver Mirror Reaction, http://muncysd.schoolwires.com/5 … y/Silver_Mirror.pdf.
5. Silver Mirroring, http://nzic.org.nz/ChemProcesses/metals/8F.pdf.
6. 银镜之生成—展现福马林的还原力,中学化学示範实验,彰化师範大学化学系, http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/26450.    

 

     

 


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