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銀鏡之生成---展現福馬林的還原力
by yangsp, 2011-09-25 10:13:50, 人氣(5410)

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:陳聖文  E524017


銀鏡之生成---展現福馬林的還原力

簡介

利用福馬林之還原能力,將硝酸銀的銀離子還原成銀金屬,並附著於試管內壁上,看似為一銀金屬所鑄造的鏡子。

示範步驟(實驗中最好戴安全眼鏡

1. 以鋼絲絨刮除試管內的一些雜質污垢。
2. 以濃硝酸清洗試管內壁。
3. 以濃氫氧化鈉溶液清洗試管內壁。
4. 以蒸餾水徹底潤濕試管內壁。
5. 加入 4 mL 1 N 的硝酸銀溶液於該試管中,再加入 2 mL 的福馬林,並且稍微攪拌均勻。
6. 將該試管小心地直接受熱於酒精燈的火焰上(需小心加熱勿讓反應過於激烈,當反應激烈時,應立即離開火源,或者利用水浴加熱數分鐘亦可。),如圖一所示。不久可看見漂亮的銀鏡,如圖二所示

圖一

圖二

溶液和器材

1. 1 N硝酸銀水溶液:將 1.7 g 的硝酸銀 (AgNO3) 溶解於蒸餾水成為 10 mL溶液。
2. 新鮮的 Formalin 溶液:即 37 甲醛 (HCOH) 水溶液。
3. 鋼絲絨少許。
4. 濃氫氧化鈉溶液:約 5 g氫氧化鈉(NaOH)溶於10 mL的水中。
5. 濃硝酸:即 16 M HNO3
6. 試管(或離心管)一根。
7. 滴管數支。
8. 蒸餾水若干。
9. 小燒杯兩個。

原理和概念

1. 氧化還原反應必定是相伴隨產生。
氧化半反應:
2 H2O4 e- + 4 H+(aq+ O2(g)
                        2 H2CO(aq+ O2(g) → 2 HCOOH(aq)
還原半反應:4 e- + 4 Ag+(aq 4 Ag(s) 
總反應:
2 H2O + 2 H2CO(aq+ 4 Ag+(aq) 4 Ag(s) + 2 HCOOH(aq) + 4 H+(aq)
2. 水與甲醛當還原劑反應生成氧氣和甲酸,而銀離子則當氧化劑,反應後生成銀金屬。

教學提示

1. 利用鋼絲絨、濃硝酸及濃氫氧化鈉溶液將試管清洗的更乾淨,那麼銀鏡的生成會更容易。一般而言,銅鏡之生成更加需要乾淨的試管內壁。
2. 為安全起見,步驟 6 請於抽風櫥內進行。
3. 若於步驟 6 使用直接加熱的方式,則會比較快速觀察到銀鏡的生成。但當反應過於激烈時,氣體會迅速產生而造成反應的溶液會冒出來,所以要小心控制好。
4. 反應之後的溶液不可久置,因為可能會產生不穩定的物質(AgN3),相當容易引起爆炸,故反應之後應儘速倒入水槽內沖掉,以已附著上一層銀鏡的試管供大家觀察即可。
5. 此生成銀鏡的試管內壁是相當容易清除的,以試管刷用水溶清潔劑即可清除乾淨。

問題和參考答案

1. 可否設計銅鏡的生成?其與銀鏡的生成有什麼不同?
答: 利用福馬林溶液當還原劑,而硫酸銅當氧化劑,在鹼性環境下是可在非常乾淨的試管內壁生成銅金屬,只是尚需注意的一點,為防止該實驗中氫氧化銅(Cu(OH)2)的沉澱,可加入酒石酸鉀鈉防止銅與氫氧根離子作用。與銀鏡比較,銅鏡的生成比較不容易。
2. 在此實驗當中,有哪些物質是進行氧化反應?而哪些則是進行還原反應?
答: 從教學提示當中,H2OH2CO 是進行氧化反應Ag+ 是進行還原反應。
3. 於本實驗中有哪些氣體產生?
答: 氧氣,同時於加熱時,甲醛液體也會因加熱而直接汽化為甲醛的氣體。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp 187-188, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學 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。

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