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影响乙醛银镜反应的实验因素的探究

2014-08-07邓英环

读与写·下旬刊 2014年9期
关键词:银镜硝酸银乙醛

邓英环

摘要:从试管的洁净度、氨水浓度、硝酸浓度、乙醛品质、水浴温度等方面进行深入探究,找出影响乙醛银镜反应实验成败的关键因素,得出使乙醛银镜反应实验成功的最佳条件。

关键词:乙醛;银镜反应;实验探讨;最佳条件中图分类号:G633.8文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)18-0212-02银镜反应是中学有机化学的一个重要反应。按照中学课本中关于乙醛银镜反应实验的步骤进行实验,有时成功率不高。那么,如何才能提高该实验的成功率?本人做了以下几方面的探究:

1.试管的要求

银镜反应实验的最终目的是让反应生成的银均匀地附在试管内壁,这就要求试管内壁必须是洁净光滑的。依据这一点,我们对试管的选择遵循以下两点:

1.1新试管可直接用于实验。

1.2旧试管,内壁附有一些杂质,试管内壁变得粗糙。清洗如下:NaOH溶液洗,HNO3溶液洗,自来水冲洗,最后蒸馏水冲洗,直至管壁干净。

2.氨水浓度对银镜反应的影响

各取2mL 2%的AgNO3溶液于6支新试管中,分别逐滴滴入浓度不同的氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止。再分别滴入6滴最新生产的原装瓶的乙醛(浓度40%),振荡后把试管放在80℃的水浴中加热,观察实验现象,记录如表1:

表1:氨水浓度对银镜反应的影响

氨水浓度%银镜开始出现时间(s)银镜形成时间(s)银镜效果6%6283少许银斑4%96125发亮、较黑的银镜3%117152发亮、偏黑的银镜2%132183灰亮偏黑的银镜,银镜偏薄1%179240偏黄、少量银膜从表1的数据分析可知,氨水浓度过大时,加入氨水的量比较难控制,容易导致过量,使实验失败。经查阅资料可知,银氨溶液中真正起氧化作用的是[ Ag(NH3)2]+。[Ag(NH3)2]+在溶液中可发生部分电离,产生Ag+和NH3。相关的电离方程式如下:

[ Ag(NH3)2]+Ag+ +2NH3

正常情况下,当发生银镜反应时,Ag+被消耗,上述平衡正向移动,反应得以继续进行下去。但如果氨水过量,平衡逆向移动,溶液中的Ag+浓度大大降低,以致于降低了银镜反应的灵敏度甚至导致实验失败。且氨水过量时,易生成易于爆炸的雷酸银。因此,氨水浓度不宜过大和过量。氨水浓度最好控制在3%。

3.硝酸银浓度对银镜反应的影响

各取2mL 不同浓度的AgNO3溶液于6支新试管中,然后分别逐滴加入浓度为3%的氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止。再分别滴入6滴最新生产的乙醛,振荡后把试管放在80℃的水浴中加热,观察实验过程,记录如表2:

表2:硝酸银浓度对银镜反应的影响

硝酸银浓度%银镜开始出现时间(s)银镜形成时间(s)银镜效果6%2045海绵状黑色银粒4%75106发亮、很黑的银镜3%115151发亮、偏黑的银镜2%161202灰亮偏黑的银镜,银镜较薄1%————少量银膜从表2可知,当硝酸银浓度过大时,会使得生成的银氨溶液浓度过高,反应生成银的速度过快,颗粒过大,长不出光滑的银镜。当硝酸银浓度太小时,银镜形成速度慢,得到的银镜的品质也差。因此,为使反应生成质优的银镜,硝酸银的浓度最好控制在3%。结合表1和表2的数据分析可知,氨水、硝酸银的浓度均控制在3%时,得到的银镜仍然是偏黑的。所以,除了氨水、硝酸银的浓度以外,其它因素还会左右实验结果。

4.乙醛的用量对银镜反应的影响

乙醛银镜反应中,醛基充当还原剂。那么,乙醛的用量银镜反应结果有何影响。带着这个问题,本人做了6组对比实验。各取2mL浓度为3%的AgNO3溶液于6支新试管中,然后分别逐滴加入浓度为3%的氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止。再分别滴入最新生产的原装瓶的乙醛(浓度40%),振荡后把试管放在80℃的水浴中加热,观察实验过程,记录如表3:

表3:乙醛用量对银镜反应的影响

乙醛用量(滴)银镜开始出现时间(s)银镜形成时间(s)银镜效果22045少许银膜475106微黄、一层薄银镜6116153发亮、偏黑的银镜898128较黑的银镜106189很黑的银镜12————出现黑斑,溶液变灰从表3中可以发现,乙醛用量较少时,反应能缓慢有序地进行,生成的银原子均匀地沉积在试管内壁,形成光亮的银镜。但如果乙醛用量过大,则银原子析出过快,还没来得及按一定的秩序排好,就成了黑色粗糙的沉淀,形成不了银镜。因些,乙醛用量不能太多,应控制在每加2mL3%的AgNO3溶液时滴加40%的乙醛6-7滴。

5.久置乙醛对银镜反应的影响

为了减少不必要的干扰,在前面的实验中,我们所用的乙醛都是新生产的原装瓶的乙醛。那么,如果改用久置乙醛进行银镜反应,结果会是怎样呢?为了探究这个问题,本人进行了如下实验。操作同上,只是将新制乙醛改为久置乙醛。观察实验过程,记录如表4:

表4:久置乙醛对银镜反应的影响

久置乙醛(滴)银镜开始出现时间(s)银镜形成时间(s)银镜效果2————无银镜,溶液中出现白色浑浊4————同上6————同上8————破烂的银镜,同时出白色浑浊10————同上从表4中发现,用久置的乙醛溶液做银镜反应易失败。查阅资料可知,乙醛久置后容易发生聚合。聚合后的乙醛很难发生乙醛的特性反应。部分厂家生产乙醛时的为了防止乙醛聚合,添加了可阻止乙醛聚合的稀硫酸。但这样做之后,乙醛溶液呈酸性,且引入了SO42-离子。此外,久置的乙醛易被氧气氧化成乙酸。这时SO42-和CH3COO-均会与Ag+反应,生成微溶物Ag2SO4和难溶物CH3COOAg,导致Ag+的浓度降低,不利于银镜的生成。因此,做乙醛的银镜反应实验,最好用新生产的乙醛。如果没有,应对久置的乙醛进行除杂,排除SO42-和CH3COO-的干扰。

除杂原理:向久置的乙醛中加入足量CaO浸泡30分钟,使SO42-和CH3COO-沉淀成CaSO4 和(CH3COO)2Ca,过滤,将滤液PH值调节至9-10(PH过大会使后面的银镜反应过快,不利于银镜的形成),即可用于银镜反应。

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