澄清銀鏡中的教學(xué)難點(diǎn)

1、澄清銀鏡實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)難點(diǎn),2018年浙江省教研規(guī)劃課題《基于學(xué)科理論認(rèn)知模型的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與疑難問(wèn)題研究》立項(xiàng)編號(hào)：G18191,紹興市越州中學(xué) 吳文中紹興市越州中學(xué) 陳銀鳳Tel：18906755299,,,,,一、問(wèn)題的提出,說(shuō)課內(nèi)容,三、理論分析,四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,二、數(shù)據(jù)推理,五、獲得結(jié)論,1.熱力學(xué)分析,2.動(dòng)力學(xué)分析,一、問(wèn)題的提出,乙醛可被弱氧化劑如銀氨溶液氧化為乙酸，同時(shí)銀氨溶液中的銀離子被還原成金屬銀，附著在試管壁上形

2、成銀鏡，這就是人們所熟悉的銀鏡反應(yīng)。這一經(jīng)典高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)其反應(yīng)原理可能遠(yuǎn)沒(méi)有被廣大教師所透晰，銀氨溶液的主要成分是什么，銀鏡實(shí)驗(yàn)為什么需要使用銀氨溶液,滴加氫氧化鈉的銀氨溶液為什么會(huì)出現(xiàn)銀鏡？,二、數(shù)據(jù)推理—銀氨溶液的主要成分,銀鏡反應(yīng)AgNO3+NH3·H2O=AgOH↓+NH4NO3AgOH+2NH3·H2O=2Ag(NH3)2++OH－+2H2O考慮NH4+與OH－之間的作用AgNO3+2NH3

3、83;H2O=Ag(NH3)2NO3+2H2O,二、數(shù)據(jù)推理—銀氨溶液的主要成分,,經(jīng)分析，在銀氨溶液中存在如下平衡：,二、數(shù)據(jù)推理—銀氨溶液的主要成分,經(jīng)Wolfram Mathematica11.0軟件平臺(tái)，即通過(guò)解上述9個(gè)方程組得銀氨溶液總銀與總氨之比約為1：2.15((25×0.12:5.05×1.275))，需要的2%的氨水為5.05mL，pH=10.8，與文獻(xiàn)《運(yùn)用手持技術(shù)探究銀氨溶液的成分》實(shí)驗(yàn)測(cè)定的體

4、積為4.71mL，pH=10.29無(wú)顯著差異，此時(shí)銀氨溶液中的主要離子是NO3－和 [Ag(NH3)2]+，其濃度分別為0.0998mol·L－1和0.0988mol·L－1，即銀氨溶液的主要成分為Ag(NH3)2NO3,三、理論分析（采用銀氨溶液的原因）,1.熱力學(xué)分析,AgNO3溶液氧化乙醛的平衡常數(shù),反應(yīng)CH3CHO+2Ag++H2O→CH3COOH+2Ag↓+2H+的平衡常數(shù)K反應(yīng)1為107.50。從熱力學(xué)角

5、度分析，Ag+能氧化CH3CHO，只要“足夠”長(zhǎng)時(shí)間，AgNO3定能氧化乙醛。,0.1mol·L－1的AgNO3溶液的pH=3~5左右(因?yàn)榕渲葡跛徙y溶液需要滴加體積比為1：1的硝酸2~3滴)，pH=3為現(xiàn)以準(zhǔn)計(jì)算：,1.熱力學(xué)分析,使用2%的AgNO3溶液和2%的稀氨水配制的銀氨溶液，pH≈10.8為依據(jù)，計(jì)算各半反應(yīng)的實(shí)際電極電位如下(實(shí)測(cè)pH=10.29，無(wú)顯著差異，不影響討論),CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→C

6、H3COONH4+H2O+2Ag+3NH3的平衡常數(shù)K反應(yīng)2為107.79。,從熱力學(xué)角度看，銀鏡實(shí)驗(yàn)之所以采用銀氨溶液并非因?yàn)锳g+不能氧化乙醛溶液,三、理論分析（采用銀氨溶液的原因）,2.動(dòng)力學(xué)分析,OH－存在能有效地加快過(guò)程(1)的進(jìn)行，反應(yīng)速率加快，這也是為什么銀鏡實(shí)驗(yàn)需要采用銀氨溶液(堿性)的動(dòng)力學(xué)原因，這也說(shuō)明銀鏡實(shí)驗(yàn)的實(shí)際發(fā)生并非來(lái)自熱力學(xué)(當(dāng)然這是反應(yīng)發(fā)生的前提)，而是動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。,三、理論分析（采用銀氨溶液的原

7、因）,[實(shí)驗(yàn)1]在潔凈的試管中加入2 mL 2 % 的AgNO3溶液，向試管中加入2~3 滴1mol·L－1的氫氧化鈉溶液，然后邊振蕩試管邊逐滴滴入2 %的稀氨水，至產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液，再向其中滴入3滴乙醛，振蕩后將試管放在熱水浴中溫?zé)帷?[實(shí)驗(yàn)2]在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上，配制2組：空白組(1#~5#試管)和實(shí)驗(yàn)組(6#~10#試管)，1#~5#或6#~10#試管一次分別滴加1mol·L－1NaO

8、H溶液0、1、2、5、10滴，然后分別滴加氨水直到溶液變澄清的銀氨溶液，實(shí)驗(yàn)組1mL10%葡萄糖溶液。,四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,1.采用銀氨溶液的原因探究,實(shí)驗(yàn)組除未加NaOH溶液出現(xiàn)銀鏡稍慢以外，其余的均較快得到銀鏡(未進(jìn)行水浴加熱)。說(shuō)明堿性增強(qiáng)有利于銀鏡實(shí)驗(yàn)的發(fā)生。,1.采用銀氨溶液的原因探究,四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,2.滴加NaOH的銀氨溶液產(chǎn)生銀鏡的原因探究,四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,[實(shí)驗(yàn)] 銀鏡反應(yīng)后的廢液，滴加堿性較強(qiáng)的NaOH,2.滴加NaOH的銀氨

9、溶液產(chǎn)生銀鏡的原因探究,四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,配制得到的銀氨溶液由于滴加氫氧化鈉溶液以及過(guò)量的氨水，堿性強(qiáng)，能聞到刺激性氣味的氣體逸出(NH3)，pH約為12.5。放置在敞口的燒杯中，由于氨的揮發(fā)，使得溶液表層中Ag+濃度增大，得到AgOH，AgOH分解得到氧化銀，且可能發(fā)生如下過(guò)程：,3Ag2O+2NH3 =2Ag3N↓+3H2O或3AgOH+NH3 =2Ag3N↓+3H2O2Ag3N=6Ag+N2↑,從熱力學(xué)角度看，銀鏡實(shí)驗(yàn)無(wú)任采用硝酸

10、銀溶液，還是銀氨溶液，主反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)都很大，都可認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行到底；從動(dòng)力學(xué)角度看，硝酸根離子難以發(fā)生還原反應(yīng)，因此銀鏡實(shí)驗(yàn)之所以采用銀氨溶液，顯然主要是動(dòng)力學(xué)方面的原因，簡(jiǎn)而言之，銀鏡實(shí)驗(yàn)之所以使用銀氨溶液，一方面是為了提高醛的還原性，更重要的是為了加快醛被氧化的速率。滴有較多NaOH溶液的銀氨溶液放置在空氣中出現(xiàn)的銀鏡現(xiàn)象，實(shí)際上并非因?yàn)榘睔庵苯友趸疉g+的結(jié)果，而是因?yàn)殂y氨溶液的堿性強(qiáng)，氨氣揮發(fā)從而得到Ag3N而緩慢分解的結(jié)果