邓长胜
一、实验在教材中所处的地位和作用
银镜反应是醛类物质的重要反应之一,是检验醛基的特性实验,也是高中化学试验中经典实验之一,对于了解醛的性质,突破醛类性质学习的重难点具有举足轻重的作用,银氨溶液的配制,特别是银镜反应的书写表达是学习醛类性质的重点、难点,该试验有利于扩展学生对氧化反应的理解,拓宽学生认识问题的广度和深度,同时也为后面学习糖类知识打下基础。
二、实验原型及不足之处
1.实验原型
人教版化学选修五教材中的表述为“在洁净的试管中加入1ml 2%的AgNO3溶液,然后边振荡试管边逐滴滴入2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止,制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛,振荡后将试管放在热水浴中温热。观察并记录实验现象。”但在实际操作中实验成功率较低,生成的银镜大多数并不光亮。
2.现行教材中的银镜反应实验有如下不足
(1)需要水浴加热,实验成功率较低;(2)耗时太久,不适合做课堂演示实验;(3)实验室长期放置的乙醛部分氧化为乙酸而且还有部分乙醛聚合成微溶于水的三聚乙醛,使银镜反应效果不佳。
三、实验创新与改进之处
1.无需水浴加热,反应装置更加简易。
2.在银氨溶液中加入几滴氢氧化钠溶液,在强碱溶液环境中银镜反应速率加快,演示实验可瞬间完成(1分钟左右),课堂气氛更加活跃,课堂效率更加高效。
3.稀硫酸可使乙醛溶液中的三聚乙醛发生解聚,从而提高乙醛溶液的浓度,然后再用氢氧化钠溶液调节溶液呈碱性(用pH试纸检验),有利于银镜的生成,实验成功率大大提高。
4.在乙醛银镜反应过程中加入少量乙醇可使生成的银镜更加均匀光亮。
四、实验器材
1.药品
2%硝酸银溶液、20%氢氧化钠溶液、2%氨水、先后经稀硫酸和氢氧化钠处理的乙醛溶液、乙醇。
2.仪器
pH试纸、玻璃棒、洁净的小试管一支。
五、实验原理及装置说明
1.银氨溶液的制备原理
向硝酸银溶液中逐滴加入稀氨水会形成氢氧化银沉淀,继续滴加,氢氧化银沉淀溶解形成银氨络合离子。①AgNO3+NH3·H2O= AgOH↓+NH4++NO3- ②AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]OH+2H2O
2.银镜反应原理
乙醛中的醛基具有还原性,氢氧化二氨合银是一种弱氧化剂,它能把乙醛氧化成乙酸(即-CHO被氧化成-COOH),乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵,而银离子被还原成金属银。
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→CH3COONH4+H2O+2Ag↓+3NH3↑
3.乙醛溶液先后用稀硫酸、氢氧化钠溶液处理的原理
(1)实验室存放的乙醛在常温下会聚合生成微溶于水的三聚乙醛使银镜反应效果不佳,实验前应将乙醛溶液中加入几滴稀硫酸,然后在热水中水浴加热2~3分钟,使三聚乙醛发生解聚,从而使乙醛溶液的浓度增大。
(2)乙醛在常温下除生成三聚乙醛外还会被空气氧化生成部分乙酸,从而使乙醛溶液呈一定的酸性,而酸性环境不利于银镜反应的生成,所以,加入硫酸解聚后的乙醛溶液还应加入氢氧化钠溶液,中和乙醛溶液中的乙酸和硫酸,使乙醛溶液成碱性,有利于银镜反应的生成。
4.银镜反应中加入少量乙醇的作用
在乙醛银镜反应过程中加入少量乙醇可使生成的银镜更加均匀光亮。
六、实验过程
由于氧化、聚合以及溶液的酸碱性都会对银镜反应产生影响,因此,实验方案及步骤改革如下:
1.取少量乙醛溶液于洁净的试管中,加入几滴稀硫酸,然后在热水中水浴加热2~3分钟,再加入几滴氢氧化钠溶液将溶液调节呈碱性(用pH试纸检测)待用。
2.向另一支洁净的试管中加入1ml 2%的AgNO3溶液,再加入2滴氢氧化钠溶液,然后边振荡试管边逐滴加入2%的稀氨水,至沉淀恰好溶解,再加入3滴步骤(1)中的乙醛溶液,并加入3滴乙醇,最后充分振荡后静置。
七、实验效果
一分钟内出现均匀光亮的银镜。
八、自我评价
改进后的实验操作简单,现象明显,无需水浴加热,所用时间短,成功率高,有利于课堂演示实验,提高了课堂效率,最重要的是培养了学生实事求是的科学态度,形成了积极探索化学反应原理的
习惯。
·编辑 王团兰