對亞硫酸鈉銀鏡反應的再探究

王宗發(fā)（甘肅省古浪縣黑松驛初級中學733100）

對亞硫酸鈉銀鏡反應的再探究

王宗發(fā)（甘肅省古浪縣黑松驛初級中學733100）

亞硫酸鈉的銀鏡反應已用實驗證實，實驗中表現出了Na2SO3的強還原性，但此實驗中銀鏡生成的時間卻較之醛的銀鏡反應要長許多。在進一步的實驗中，發(fā)現NaOH溶液加入量的多少對此反應的銀鏡產生速度有很大影響，從多個方面定性地探究了此銀鏡反應。

銀鏡反應NaOH的量褐色物質催化歷程再探究

亞硫酸鈉的銀鏡反應已用實驗證實，在這個實驗中表現出了亞硫酸鈉的強還原性，但此實驗中銀鏡生成的時間卻較之醛等的銀鏡反應要長許多。升高溫度和改變濃度都不能夠使得銀鏡的產生時間縮短，是不是這已達到此反應條件的限度呢？

實驗證明醛的銀鏡反應，在pH值為8左右，氫氧化鈉只對其提供一個弱堿性環(huán)境即可，銀鏡反應速度快，效果最好。那么我們也考察了亞硫酸鈉銀鏡反應的堿度影響，測試其溶液的堿度，反應發(fā)生可在pH=13左右發(fā)生，但是，在進一步的實驗中，這并不只是一個簡單的堿度大小的問題，發(fā)現：加少量的稀NaOH溶液，無任何變化，但變化隨著NaOH溶液量的增多，溶液中褐色物質出現﹑增多，更容易生成銀鏡。前面在考查Na2SO3銀鏡反應的影響因素中，加入NaOH溶液僅從提供堿性環(huán)境角度去考查，而對它的量的多少并未深入研究。我現就NaOH溶液在Na2SO3銀鏡反應中，隨量的變化而變化的現象和歷程作進一步探究。

一、實驗中NaOH溶液量的影響

實驗1：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于潔凈試管中，給其中滴加2mol/L氨水，振蕩試管至白色沉淀剛好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用膠頭滴管加1滴20%NaOH溶液，振蕩試管，溶液變成灰色；即刻將試管放入85℃的水中恒溫水浴加熱，約25分鐘便產生較好的銀鏡。

實驗2：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于潔凈試管中，給其中滴加2mol/L氨水，振蕩試管至白色沉淀剛好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用膠頭滴管加5至6滴20% NaOH溶液，振蕩試管，生成褐色溶液后迅速放入85℃的水中恒溫水浴加熱。約3分鐘便產生光亮照人的銀鏡。這個實驗的重現性很好。

實驗3：取與實驗2中同樣的AgNO3溶液量，配成銀氨溶液、滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，加入更多量的NaOH溶液，恒溫水浴85℃約3分鐘都可以產生光亮的銀鏡。并且在該條件下，調節(jié)水浴溫度（70℃以上）也都可以在短時間內生成理想的銀鏡。

以上亞硫酸鈉的銀鏡反應實驗事實證明，它與醛的銀鏡反應實驗中滴加NaOH溶液過多就不產生銀鏡不同，反應時間的縮短與溶液的PH無關，而與NaOH的量多少有直接關系。

二、生成銀鏡的歷程探究

在銀氨溶液中加一定量NaOH溶液，首先生成AgOH沉淀，由于其不穩(wěn)定，繼而失水轉化為Ag2O棕褐色沉淀。但是，在此實驗中因沉淀量很少，因而溶液呈褐色，說明生成的Ag2O顆粒很小，Ag2O以某種懸浮形式存在。進一步推理，Ag2O存在的方式有兩種可逆反應：

第一種：在氨水溶液中溶解，生成絡合物：Ag2O+4NH4OH=2Ag（NH3）2OH+3H2O

第二種：因加入NaOH的量較多，在強堿溶液中：Ag2O+nOH—=Ag(OH)n—

生成的羥基配合物，使Ag2O溶解度增大，這樣只有少量的Ag2O懸浮于水溶液中，很大范圍地分散了Ag2O。它們三者都達到溶解平衡，這三個平衡反應很重要，對有效地控制反應物濃度，促使銀原子以晶體形式沉積，有很大作用。

（一）Ag2O的分解

Ag2O不僅在高溫時分解生成單質銀，在低于100℃時，因其懸浮于水中具有明顯的堿性，也會分解，水浴加熱，水溶液中的Ag2O少量分解產生銀，銀晶種開始生成，隨著分解反應的進行，銀晶種在光滑的試管內壁慢慢生長，這是由于水溶液中Ag2O的量很少，結晶的時間充裕。

（二）Ag2O與Na2SO3的反應

經計算Ag2O與Na2SO3溶液反應的ΔrG與[Ag(NH3)2]+相比要更低一些，反應更易進行，Ag2O與Na2SO3先發(fā)生氧化還原，生成單質銀，銀具有優(yōu)良的催化性能，促使Ag2O與Na2SO3進一步反應。而且，此反應在以上兩種溶解平衡的作用下，反應效率會大大提高。

（三）[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應

由于Na2SO3的強還原性，[Ag(NH3)2]+與Na2SO3反應。大量銀原子結晶，表面催化性能提高，加快了反應。三步反應層疊式的進行，加上銀的催化，不論是在低濃度控制，還是在縮短反應時間上，都是很“經濟”地還原出了銀。這個層疊式的反應歷程，相互影響，相互帶動，使其達到了反應速率與其他因素和諧化，從而大大縮短了反應時間。

整個反應中，Ag2O與Na2SO3﹑[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應可以認為是同步進行的，并且它們都是自動催化，自動催化需要的能量更低，更嚴格來說，[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應略滯后，但并不是Ag2O反應后才開始的。Ag2O的大量生成，提高了反應速率（從20多分鐘減少為2～3分鐘），間接地作用于[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的銀鏡反應。當然，加入NaOH的量的多少是有一個限度的，況且各個溶解過程也有一個限量，當加入NaOH的量使得以上三個溶解狀態(tài)達到一個充分平衡時，即為實驗的最佳條件。可見，NaOH溶液的量對這個反應的影響極為重要。

[1]薛光.銀的分析[M].科學出版社，1998（10）.

[2]鐘興厚，等著.無機化合物叢書（第六卷）[M].科學出版社，2011(3).

[3]張可從，張樂惠.晶體生長科學與技術[M].科學出版社，1997.

[4]許瑩堂.多彩的銀鏡反應[J].新課程：中學，2010（12）.

（責編 趙建榮）