求助 | 註冊 | 登入
點銅成銀和點銅成金
by yangsp, 2011-08-01 08:28:29, 人氣(20618)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:黃雅萍  E424035


點銅成銀和點銅成金

簡介

古代方術之士有一招點石成金的招術,將銅幣(銅片)放入鋅粉和氫氧化鈉溶液中加熱,可以將銅幣(銅片)變成銀幣(銀片),在置於火中加熱會變成金光閃閃的金幣(金片),如魔術師般地點銅成銀和點銅成金。

示範步驟

1. 在蒸發皿內加入5 g 的鋅粉和氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉溶液的量可完全覆蓋鋅粉即可,約蒸發皿的三分之一滿),如圖一所示。
2. 加熱溶液直到接近沸騰為止 。
3. 放入銅幣(本實驗以銅片取代),繼續加熱3~4分鐘。
4. 取出銅幣,再用滴管取水沖洗之,銅幣(銅片)變成銀幣(銀片) 。
5. 用紙巾擦乾,但切勿搓磨硬幣的表面 。
6. 將此硬幣(銀幣或銀片)置於酒精燈的火焰上烘烤,此硬幣表面變成金光閃閃的金幣(金片),如圖二所示。

圖一

圖二

溶液和器材

1. 6 M氫氧化鈉溶液︰取60 g的氫氧化鈉固體溶解於250 mL水中。
2. 蒸發皿一個。
3. 酒精燈一座。
4. 三腳架一支。
5. 石綿心網一張。
6. 5 g 鋅粉。
7. 銅幣數枚(可用銅片代替銅片,銅幣或銅片應先用衛生紙擦拭乾淨)。

原理和概念

1. 本實驗係利用合金的不同比率造成顏色的不同來加深學生的印象,此外亦可用於固體與固體間的反應,氧化還原反應,冶金反應等方面之教材。
2. 本示範實驗所涉及的化學反應式為: 
(1)NaOH(aq) + Zn(s) → Na2ZnO2(aq) + H2(g)
(2)
Na2ZnO2(aq) + 2H2O(l) → Zn(s) + O2(g) + 2HO-(aq) + 2Na+(aq) 或
            2Zn2+(aq) + 2H2O(l) → 2Zn(s) + O2(g) + 4H+(aq)
(3)Zn(s) + Cu(s) → 黃銅/鋅銅合金
 
反應式(1),氫氧化鈉與鋅產生新的化合物 。
反應式(2),鋅離子被還原成金屬鋅而後附於銅幣(銅片)表面,本反應式一定要加熱才會發生,由非自發反應變成自發性反應,此時銅幣(銅片)表面的顏色為銀色,很像銀幣(銀片)。
反應式(3)必須加熱才能使鋅與銅能夠融化在一起,此很像銀幣(銀片)表面的合金比率改變,鋅比率變大,造成看起來像金幣(金片)。
3. 黃銅的成分為60~82%的銅與18~40%的鋅。

教學提示

1. 提醒同學注意觀察銅幣(銅片)表面之顏色變化,由紅銅色變為銀色再變為金黃色。
2. 經過溶液浸煮之後的銅幣(銅片)不可用衛生紙用力擦拭,否則會把附著於表面的鋅擦掉了。

問題和參考答案

1. 銅片的顏色之變化為何?
答: 由紅棕色變銀色,再變為金黃色。
2.  這是氧化還原反應嗎?
答: 由原理和概念 3.中(1)和(2)反應式屬於是氧化還原反應,但(3)的反應式不是。
3.  為何銅幣(銅片)變為銀色?
答: 鋅離子被還原成金屬鋅而後附於銅幣(銅片)表面,本反應式一定要加熱才會發生,由非自發反應變成自發性反應,此時銅幣(銅片)表面的顏色為銀色,很像銀幣(銀片)。
4.  為何不能用力擦拭銀色的產物?
答: 經過溶液浸煮之後的銅幣(銅片)不可用衛生紙用力擦拭,否則會把只是附著於表面的鋅擦掉了。
5.  為何銅幣(銅片)由銀色變成金黃色?為何需要加熱才會變色?
答: 反應式(3)必須加熱才能使鋅與銅能夠融化在一起,此很像銀幣(銀片)表面的合金比率改變,鋅比率變大,造成看起來像金幣(金片)。  
6. 銅的合金有哪些?
答: 有青銅(銅錫合金),黃銅(銅鋅合金)和白銅(銅鎳合金)等。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 1, p 137~138, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 國中二年級,理化,第二冊 ,頁30,國立編譯館,台北市。

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 ● 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

發表討論