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1前言
银镜反应是醛类化合物的一个重要特征反应,常用于鉴定含有结构的物质。甲酸是一种有机酸,属于羧酸类化合物,其结构式为:
甲酸的结构特殊,分子中的羧基和氢原子相连,它既有羧基的结构,又有醛基的结构,因此甲酸可以发生银镜反应。
笔者根据人教版高中化学第二册第六章乙醛银镜反应的实验条件进行实验,却总是做不出银镜。为此曾查阅了大量资料,资料显示:在银氨溶液中加入氢氧化钠溶液,控制反应液的pH在10~12的范围内,沸水浴加热,可获得光亮的银镜。可是根据此条件进行实验,发现氢氧化钠的用量十分不好控制。甲酸(pKa=3.75)是较强的酸,加入氢氧化钠后,反应液pH会产生突跃。在突跃前pH变化较平缓,加入大量氢氧化钠后,pH却变化很小;而在突跃范围内,pH变化则较大,加半滴碱,就会使反应液pH跃到12以上。决定实验成功的关键却在这难以掌控的半滴氢氧化钠上。令人不经产生疑问:甲酸的银镜反应实验中一定要加氢氧化钠吗?在沿用一般方法做甲酸的银镜反应中,发现在反应液浸没的试管内壁上,加热时很难出现银镜,而在液面上方的管壁处却常常出现光亮的银镜。根据此现象笔者反复实验,采用不加强碱,只用银氨溶液与一定浓度的甲酸混合进行实验改进并取得了成功。
2材料和方法
2.1材料
试管、试管夹、酒精灯;硝酸银、氨水、甲酸(均为分析纯)。
2.2方法
取干燥洁净的试管,加入一定量的硝酸银,逐滴加入氨水,边加边摇动,直至产生的沉淀恰好全部溶解成银氨溶液。向所得的银氨溶液中滴入甲酸溶液。转动试管,让反应液浸润试管内壁,倒出多余反应液。将试管口斜向下,不断转动,用小火小心烘烤浸润过反应液的试管部位。
3结果
3.1银氨溶液中硝酸银与氨水浓度之间的关系
银氨溶液是甲酸银镜反应成功的一个重要试剂。因此选择2%、4%、6%、8%共四种浓度的硝酸银溶液,分别和1:3;1:4;1:5;1:6的氨水配制银氨溶液,滴入1:12的甲酸溶液。用2.2方法实验,结果见表1。
4.1银氨溶液中硝酸银与氨水浓度之间的关系
从表1中可以看出用1:4的氨水和8%的硝酸银配成银氨溶液时,实验效果最好。从实验分析中发现提高硝酸银浓度,银镜的质量提高。这是因为在银氨溶液中,银离子与氨分子形成配离子:
Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+
由能斯特方程可知,其电极电势会降低,即金属离子的氧化能力会减弱。因此适当提高硝酸银浓度,有利于甲酸的银镜反应。
氨水的浓度可根据硝酸银的浓度提高进行适当增大。但氨水浓度不能过高,否则极易造成氨水过量,影响银镜的形成。
4.2甲酸浓度与银镜反应的关系
从表2可以看出甲酸的浓度不能过大,选用1:10~12的甲酸最好。甲酸(pKa=3.75)是较强的酸,而银镜反应不能在酸性或碱性太强的溶液中进行。酸性太强:H++NH3=NH4+;碱性太强:Ag++OH-=AgOH↓这两种情况都无法使实验成功。所以甲酸的浓度和用量一定要控制好,切不可多加。
4.3实验操作注意事项
实验要选择干燥的试管,以便在试管内壁浸润较多的反应溶液,也防止试管内的水稀释反应液,影响实验效果。
实验操作时要用小火烘烤,温度不宜过高,而且烘烤试管的时间也不宜过长,只要银镜一出现,就要迅速离开火焰,否则,由于空气的氧化作用,银镜的光亮度会下降。
5结论
从以上实验结果可知,使得甲酸银镜反应获得较好的效果,最佳的实验方案是:用1:4的氨水和8%的硝酸银配好银氨溶液,滴入1:12的甲酸溶液(量要少)。让反应液浸润试管内壁,倒出多余反应液。将试管口斜向下,用小火烘烤浸润过反应液的试管部位,即可得到银镜。
高中化学对甲酸的银镜反应实验没有要求,但事实上如果做好银镜反应实验,对学生掌握甲酸的结构、特性以及与醛性质的比较都会起到的积极作用,对提高学生学习积极性有非常重要的意义。
银镜反应是醛类化合物的一个重要特征反应,常用于鉴定含有结构的物质。甲酸是一种有机酸,属于羧酸类化合物,其结构式为:
甲酸的结构特殊,分子中的羧基和氢原子相连,它既有羧基的结构,又有醛基的结构,因此甲酸可以发生银镜反应。
笔者根据人教版高中化学第二册第六章乙醛银镜反应的实验条件进行实验,却总是做不出银镜。为此曾查阅了大量资料,资料显示:在银氨溶液中加入氢氧化钠溶液,控制反应液的pH在10~12的范围内,沸水浴加热,可获得光亮的银镜。可是根据此条件进行实验,发现氢氧化钠的用量十分不好控制。甲酸(pKa=3.75)是较强的酸,加入氢氧化钠后,反应液pH会产生突跃。在突跃前pH变化较平缓,加入大量氢氧化钠后,pH却变化很小;而在突跃范围内,pH变化则较大,加半滴碱,就会使反应液pH跃到12以上。决定实验成功的关键却在这难以掌控的半滴氢氧化钠上。令人不经产生疑问:甲酸的银镜反应实验中一定要加氢氧化钠吗?在沿用一般方法做甲酸的银镜反应中,发现在反应液浸没的试管内壁上,加热时很难出现银镜,而在液面上方的管壁处却常常出现光亮的银镜。根据此现象笔者反复实验,采用不加强碱,只用银氨溶液与一定浓度的甲酸混合进行实验改进并取得了成功。
2材料和方法
2.1材料
试管、试管夹、酒精灯;硝酸银、氨水、甲酸(均为分析纯)。
2.2方法
取干燥洁净的试管,加入一定量的硝酸银,逐滴加入氨水,边加边摇动,直至产生的沉淀恰好全部溶解成银氨溶液。向所得的银氨溶液中滴入甲酸溶液。转动试管,让反应液浸润试管内壁,倒出多余反应液。将试管口斜向下,不断转动,用小火小心烘烤浸润过反应液的试管部位。
3结果
3.1银氨溶液中硝酸银与氨水浓度之间的关系
银氨溶液是甲酸银镜反应成功的一个重要试剂。因此选择2%、4%、6%、8%共四种浓度的硝酸银溶液,分别和1:3;1:4;1:5;1:6的氨水配制银氨溶液,滴入1:12的甲酸溶液。用2.2方法实验,结果见表1。
4.1银氨溶液中硝酸银与氨水浓度之间的关系
从表1中可以看出用1:4的氨水和8%的硝酸银配成银氨溶液时,实验效果最好。从实验分析中发现提高硝酸银浓度,银镜的质量提高。这是因为在银氨溶液中,银离子与氨分子形成配离子:
Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+
由能斯特方程可知,其电极电势会降低,即金属离子的氧化能力会减弱。因此适当提高硝酸银浓度,有利于甲酸的银镜反应。
氨水的浓度可根据硝酸银的浓度提高进行适当增大。但氨水浓度不能过高,否则极易造成氨水过量,影响银镜的形成。
4.2甲酸浓度与银镜反应的关系
从表2可以看出甲酸的浓度不能过大,选用1:10~12的甲酸最好。甲酸(pKa=3.75)是较强的酸,而银镜反应不能在酸性或碱性太强的溶液中进行。酸性太强:H++NH3=NH4+;碱性太强:Ag++OH-=AgOH↓这两种情况都无法使实验成功。所以甲酸的浓度和用量一定要控制好,切不可多加。
4.3实验操作注意事项
实验要选择干燥的试管,以便在试管内壁浸润较多的反应溶液,也防止试管内的水稀释反应液,影响实验效果。
实验操作时要用小火烘烤,温度不宜过高,而且烘烤试管的时间也不宜过长,只要银镜一出现,就要迅速离开火焰,否则,由于空气的氧化作用,银镜的光亮度会下降。
5结论
从以上实验结果可知,使得甲酸银镜反应获得较好的效果,最佳的实验方案是:用1:4的氨水和8%的硝酸银配好银氨溶液,滴入1:12的甲酸溶液(量要少)。让反应液浸润试管内壁,倒出多余反应液。将试管口斜向下,用小火烘烤浸润过反应液的试管部位,即可得到银镜。
高中化学对甲酸的银镜反应实验没有要求,但事实上如果做好银镜反应实验,对学生掌握甲酸的结构、特性以及与醛性质的比较都会起到的积极作用,对提高学生学习积极性有非常重要的意义。