甲酸銀鏡反應(yīng)實驗的探究

伍強+杜金鈴+杜明桂

摘要：對銀氨溶液自身反應(yīng)成鏡做了探究，發(fā)現(xiàn)用濃度大于6%的硝酸銀溶液和氨水，添加適量氫氧化鈉溶液來配制銀氨溶液，置于90～100℃水中水浴加熱，能在較短時間內(nèi)生成銀鏡。設(shè)計添加氫氧化鈉的銀氨溶液鑒別甲酸的實驗，實驗生成了銀鏡；用離子色譜法測定反應(yīng)前后溶液中甲酸根離子濃度，濃度幾乎不變，認為甲酸沒有參與銀鏡反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：甲酸；銀氨溶液；銀鏡反應(yīng)；離子色譜法；實驗探究

文章編號：1005–6629（2017）11–0068–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一些高等有機化學教材涉及到甲酸的鑒別時，都認為銀氨溶液可以鑒別甲酸，因為甲酸分子中有醛基，故有還原性；甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，常用于甲酸的定性鑒定[1～2]；甲酸可被弱氧化劑氧化，生成碳酸鹽，能與托倫試劑作用生成銀鏡[3]。從20世紀八十年代至今有30多篇文獻認為甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，并探討如何實驗能制得漂亮的銀鏡[4～7]。在教學測試中，常有認為甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的試題，甚至高考試題，如2011年江蘇省高考化學試題第17題（3）。為此，對水浴加熱銀氨溶液在較短時間內(nèi)生成銀鏡的條件和水浴加熱條件銀氨溶液與甲酸根離子能否反應(yīng)作了探討。

1 水浴加熱銀氨溶液在較短時間內(nèi)生成銀鏡的條件

1.1 添加NaOH溶液的量對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加數(shù)滴10%的NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解為止，放在沸水中水浴。實驗現(xiàn)象見表1。

結(jié)論：沒有滴加NaOH溶液的實驗沒有生成銀鏡，滴加NaOH溶液越多，生成銀鏡的時間越短，生成銀鏡的顏色越黑。

銀鏡的白度和厚度與水浴加熱時間有關(guān)，生成銀鏡后再水浴加熱一段時間，銀鏡會明顯變白變厚，即使生成黑色的銀鏡再沸水浴加熱幾分鐘也會變白色。加入NaOH易生成銀鏡，以下實驗探究以加入2滴10%的NaOH溶液為基準。

1.2 銀氨溶液的濃度對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入不同濃度的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10% NaOH溶液，再加入相應(yīng)濃度的氨水（氨水百分比濃度與硝酸銀溶液相同）至沉淀恰好溶解為止，放在沸水中水浴加熱。實驗現(xiàn)象見表2。

結(jié)論：AgNO3溶液和氨水的濃度低于6%時難以生成銀鏡或不能生成銀鏡。

1.3 水浴的溫度對生成銀鏡的影響

在干凈試管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10%NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解為止，不同溫度水浴。實驗現(xiàn)象見表3。

結(jié)論：水浴溫度越高生成銀鏡的時間越短，水浴溫度低于90℃難以生成銀鏡或不能生成銀鏡。

總之，用濃度大于6%的AgNO3溶液和氨水，并添加適量NaOH溶液來配制銀氨溶液，置于90～100℃水中水浴加熱，能在較短的時間內(nèi)生成銀鏡。延長水浴時間，銀鏡會變白變厚。

用添加NaOH的銀氨溶液，在較高溫度水浴加熱來檢驗甲酸時，若添加的NaOH中和甲酸而沒有NaOH剩余，則不能生成銀鏡；若添加的NaOH中和甲酸且有NaOH剩余，當然能生成銀鏡，那么此時有沒有微量的甲酸根離子參與反應(yīng)呢？

2 水浴加熱條件銀氨溶液與甲酸根離子能否反應(yīng)

2.1 基準甲酸鈉溶液的配制和離子色譜法測定

稱取6.801g分析純的甲酸鈉（M=68.01g/mol），用適量的水溶解，然后轉(zhuǎn)移到100mL的容量瓶中，再滴加10滴10% NaOH溶液（防止甲酸根離子水解）后加水定容，得到物質(zhì)的量濃度為1.000mol/L的基準甲酸鈉溶液。100mL基準甲酸鈉溶液，一部分用于離子色譜法測定，另一部分用于銀鏡反應(yīng)實驗。

將基準甲酸鈉溶液稀釋至1000倍，用離子色譜法測定甲酸根離子的峰面積。平行測定2次，取平均值，結(jié)果見表4。

2.2 反應(yīng)前后溶液的制得和離子色譜法測定

2.2.1 反應(yīng)前溶液

取100mL容量瓶，加入10%的AgNO3溶液50mL（密度為1.09g/mL，含有AgNO3約為3.2×10-2mol），滴加20滴10% NaOH溶液，再滴加10%氨水至沉淀溶解。用吸量管移入10mL基準甲酸鈉溶液（含有甲酸鈉為1.0×10-2mol），再滴加10%氨水至沉淀溶解，加水定容。100mL反應(yīng)物混合液，50mL用于銀鏡反應(yīng)實驗，其余溶液用于離子色譜法測定。

2.2.2 反應(yīng)后溶液

取50mL容量瓶，加入反應(yīng)物混合液并定容。將容量瓶下半部浸沒在93℃左右熱水中水浴加熱30min，生成光亮白色銀鏡。靜置冷卻至室溫，溶液澄清，此時液面仍處于刻度線（用玻璃棒刮開刻度線附近的銀鏡后觀察）。澄清溶液用于離子色譜法測定。

將反應(yīng)前后的溶液稀釋至100倍，用離子色譜法測定甲酸根離子的峰面積。平行測定2次，取平均值，結(jié)果見表4。（注：甲酸根離子濃度相近，可近似地認為甲酸根離子的峰面積與濃度成正比）。endprint

結(jié)論：反應(yīng)前后溶液中的甲酸根離子濃度幾乎不變，因此銀氨溶液與甲酸根離子不能反應(yīng)。

3 實驗探究的思考

從20世紀八十年代至今有關(guān)的30多篇文獻認為甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，探討的就是添加NaOH的銀氨溶液發(fā)生自身反應(yīng)生成銀鏡的條件。較長時間水浴加熱堿性溶液，溶液會吸收空氣中的CO2，生成微量的碳酸根離子，因此設(shè)計測定反應(yīng)前后溶液中甲酸根離子濃度的實驗，來判斷銀氨溶液與甲酸根離子能否反應(yīng)。

用銀氨溶液檢驗含醛基化合物實驗時要注意如下事項：配制銀氨溶液時添加了NaOH溶液，并要在熱水浴中溫熱，為防止NH3與Ag2O顆粒反應(yīng)生成銀鏡，要做空白對照試驗以防出現(xiàn)誤檢。配制銀氨溶液時不添加NaOH溶液，在水浴加熱時銀氨溶液不會發(fā)生自身反應(yīng)生成銀鏡，就不會出現(xiàn)誤檢。

銀氨溶液與甲酸根離子不反應(yīng)，因此僅從結(jié)構(gòu)上分析甲酸（或甲酸根）含有醛基能發(fā)生銀鏡反應(yīng)是不科學的。添加NaOH的銀氨溶液鑒別甲酸實驗，實驗生成的銀鏡是NH3與Ag2O反應(yīng)生成的，不是銀氨溶液與甲酸反應(yīng)生成的，成鏡是此實驗的偽現(xiàn)象[9]。建議修改某些有機化學教材中有關(guān)銀氨溶液鑒別甲酸的內(nèi)容，切不可再誤導學生。甲酸不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，那么甲酸酯能不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)？這問題也值得中學化學教師思考。

參考文獻：

[1]曾昭瓊主編.有機化學（第4版）（下冊）[M].北京：高等教育出版社，2004：17.

[2]吉林師范大學，華南師范學院，上海師范學院，江蘇師范學院，廣西師范學院合編.有機化學（第1版）（下冊）[M].北京：高等教育出版社，1980：17.

[3]袁紅蘭，金萬祥主編.有機化學（第3版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2015：148.

[4]陳夢龍.甲酸銀鏡反應(yīng)成功的條件[J].化學教育，2005，（3）：56～57.

[5]喬金鎖.甲酸銀鏡反應(yīng)的研究[J].化學教學，2005，（7～8）：7～8.

[6]劉子睿.對甲酸銀鏡反應(yīng)的實驗探究[J].中學化學教學參考，2010，（1～2）：51～52.

[7]劉冷，喬金鎖.甲酸銀鏡反應(yīng)的pH要求微探·兼與陳夢龍老師商榷[J].山西省晉中學院學報，2013，（2）：25～29.

[8]伍強.鑒別甲酸根離子實驗的研究[J].化學教學，2016，（1）：56～57.

[9]伍強，方娟，蔡益.設(shè)計對比實驗判斷實驗現(xiàn)象的真與偽[J].化學教學，2017，（3）：82.endprint