对亚硫酸钠银镜反应的再探究

王宗发（甘肃省古浪县黑松驿初级中学733100）

对亚硫酸钠银镜反应的再探究

王宗发（甘肃省古浪县黑松驿初级中学733100）

亚硫酸钠的银镜反应已用实验证实，实验中表现出了Na2SO3的强还原性，但此实验中银镜生成的时间却较之醛的银镜反应要长许多。在进一步的实验中，发现NaOH溶液加入量的多少对此反应的银镜产生速度有很大影响，从多个方面定性地探究了此银镜反应。

银镜反应NaOH的量褐色物质催化历程再探究

亚硫酸钠的银镜反应已用实验证实，在这个实验中表现出了亚硫酸钠的强还原性，但此实验中银镜生成的时间却较之醛等的银镜反应要长许多。升高温度和改变浓度都不能够使得银镜的产生时间缩短，是不是这已达到此反应条件的限度呢？

实验证明醛的银镜反应，在pH值为8左右，氢氧化钠只对其提供一个弱碱性环境即可，银镜反应速度快，效果最好。那么我们也考察了亚硫酸钠银镜反应的碱度影响，测试其溶液的碱度，反应发生可在pH=13左右发生，但是，在进一步的实验中，这并不只是一个简单的碱度大小的问题，发现：加少量的稀NaOH溶液，无任何变化，但变化随着NaOH溶液量的增多，溶液中褐色物质出现﹑增多，更容易生成银镜。前面在考查Na2SO3银镜反应的影响因素中，加入NaOH溶液仅从提供碱性环境角度去考查，而对它的量的多少并未深入研究。我现就NaOH溶液在Na2SO3银镜反应中，随量的变化而变化的现象和历程作进一步探究。

一、实验中NaOH溶液量的影响

实验1：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于洁净试管中，给其中滴加2mol/L氨水，振荡试管至白色沉淀刚好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用胶头滴管加1滴20%NaOH溶液，振荡试管，溶液变成灰色；即刻将试管放入85℃的水中恒温水浴加热，约25分钟便产生较好的银镜。

实验2：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于洁净试管中，给其中滴加2mol/L氨水，振荡试管至白色沉淀刚好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用胶头滴管加5至6滴20% NaOH溶液，振荡试管，生成褐色溶液后迅速放入85℃的水中恒温水浴加热。约3分钟便产生光亮照人的银镜。这个实验的重现性很好。

实验3：取与实验2中同样的AgNO3溶液量，配成银氨溶液、滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，加入更多量的NaOH溶液，恒温水浴85℃约3分钟都可以产生光亮的银镜。并且在该条件下，调节水浴温度（70℃以上）也都可以在短时间内生成理想的银镜。

以上亚硫酸钠的银镜反应实验事实证明，它与醛的银镜反应实验中滴加NaOH溶液过多就不产生银镜不同，反应时间的缩短与溶液的PH无关，而与NaOH的量多少有直接关系。

二、生成银镜的历程探究

在银氨溶液中加一定量NaOH溶液，首先生成AgOH沉淀，由于其不稳定，继而失水转化为Ag2O棕褐色沉淀。但是，在此实验中因沉淀量很少，因而溶液呈褐色，说明生成的Ag2O颗粒很小，Ag2O以某种悬浮形式存在。进一步推理，Ag2O存在的方式有两种可逆反应：

第一种：在氨水溶液中溶解，生成络合物：Ag2O+4NH4OH=2Ag（NH3）2OH+3H2O

第二种：因加入NaOH的量较多，在强碱溶液中：Ag2O+nOH—=Ag(OH)n—

生成的羟基配合物，使Ag2O溶解度增大，这样只有少量的Ag2O悬浮于水溶液中，很大范围地分散了Ag2O。它们三者都达到溶解平衡，这三个平衡反应很重要，对有效地控制反应物浓度，促使银原子以晶体形式沉积，有很大作用。

（一）Ag2O的分解

Ag2O不仅在高温时分解生成单质银，在低于100℃时，因其悬浮于水中具有明显的碱性，也会分解，水浴加热，水溶液中的Ag2O少量分解产生银，银晶种开始生成，随着分解反应的进行，银晶种在光滑的试管内壁慢慢生长，这是由于水溶液中Ag2O的量很少，结晶的时间充裕。

（二）Ag2O与Na2SO3的反应

经计算Ag2O与Na2SO3溶液反应的ΔrG与[Ag(NH3)2]+相比要更低一些，反应更易进行，Ag2O与Na2SO3先发生氧化还原，生成单质银，银具有优良的催化性能，促使Ag2O与Na2SO3进一步反应。而且，此反应在以上两种溶解平衡的作用下，反应效率会大大提高。

（三）[Ag(NH3)2]+与Na2SO3的反应

由于Na2SO3的强还原性，[Ag(NH3)2]+与Na2SO3反应。大量银原子结晶，表面催化性能提高，加快了反应。三步反应层叠式的进行，加上银的催化，不论是在低浓度控制，还是在缩短反应时间上，都是很“经济”地还原出了银。这个层叠式的反应历程，相互影响，相互带动，使其达到了反应速率与其他因素和谐化，从而大大缩短了反应时间。

整个反应中，Ag2O与Na2SO3﹑[Ag(NH3)2]+与Na2SO3的反应可以认为是同步进行的，并且它们都是自动催化，自动催化需要的能量更低，更严格来说，[Ag(NH3)2]+与Na2SO3的反应略滞后，但并不是Ag2O反应后才开始的。Ag2O的大量生成，提高了反应速率（从20多分钟减少为2～3分钟），间接地作用于[Ag(NH3)2]+与Na2SO3的银镜反应。当然，加入NaOH的量的多少是有一个限度的，况且各个溶解过程也有一个限量，当加入NaOH的量使得以上三个溶解状态达到一个充分平衡时，即为实验的最佳条件。可见，NaOH溶液的量对这个反应的影响极为重要。

[1]薛光.银的分析[M].科学出版社，1998（10）.

[2]钟兴厚，等著.无机化合物丛书（第六卷）[M].科学出版社，2011(3).

[3]张可从，张乐惠.晶体生长科学与技术[M].科学出版社，1997.

[4]许莹堂.多彩的银镜反应[J].新课程：中学，2010（12）.

（责编 赵建荣）