王宗發(fā)（甘肅省古浪縣黑松驛初級中學(xué)733100）

對亞硫酸鈉銀鏡反應(yīng)的再探究

王宗發(fā)（甘肅省古浪縣黑松驛初級中學(xué)733100）

亞硫酸鈉的銀鏡反應(yīng)已用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了Na2SO3的強(qiáng)還原性，但此實(shí)驗(yàn)中銀鏡生成的時(shí)間卻較之醛的銀鏡反應(yīng)要長許多。在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)NaOH溶液加入量的多少對此反應(yīng)的銀鏡產(chǎn)生速度有很大影響，從多個(gè)方面定性地探究了此銀鏡反應(yīng)。

銀鏡反應(yīng)NaOH的量褐色物質(zhì)催化歷程再探究

亞硫酸鈉的銀鏡反應(yīng)已用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了亞硫酸鈉的強(qiáng)還原性，但此實(shí)驗(yàn)中銀鏡生成的時(shí)間卻較之醛等的銀鏡反應(yīng)要長許多。升高溫度和改變濃度都不能夠使得銀鏡的產(chǎn)生時(shí)間縮短，是不是這已達(dá)到此反應(yīng)條件的限度呢？

實(shí)驗(yàn)證明醛的銀鏡反應(yīng)，在pH值為8左右，氫氧化鈉只對其提供一個(gè)弱堿性環(huán)境即可，銀鏡反應(yīng)速度快，效果最好。那么我們也考察了亞硫酸鈉銀鏡反應(yīng)的堿度影響，測試其溶液的堿度，反應(yīng)發(fā)生可在pH=13左右發(fā)生，但是，在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，這并不只是一個(gè)簡單的堿度大小的問題，發(fā)現(xiàn)：加少量的稀NaOH溶液，無任何變化，但變化隨著NaOH溶液量的增多，溶液中褐色物質(zhì)出現(xiàn)﹑增多，更容易生成銀鏡。前面在考查Na2SO3銀鏡反應(yīng)的影響因素中，加入NaOH溶液僅從提供堿性環(huán)境角度去考查，而對它的量的多少并未深入研究。我現(xiàn)就NaOH溶液在Na2SO3銀鏡反應(yīng)中，隨量的變化而變化的現(xiàn)象和歷程作進(jìn)一步探究。

一、實(shí)驗(yàn)中NaOH溶液量的影響

實(shí)驗(yàn)1：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于潔凈試管中，給其中滴加2mol/L氨水，振蕩試管至白色沉淀剛好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用膠頭滴管加1滴20%NaOH溶液，振蕩試管，溶液變成灰色；即刻將試管放入85℃的水中恒溫水浴加熱，約25分鐘便產(chǎn)生較好的銀鏡。

實(shí)驗(yàn)2：取2mL0.1mol/L AgNO3溶液于潔凈試管中，給其中滴加2mol/L氨水，振蕩試管至白色沉淀剛好溶解；然后滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，再用膠頭滴管加5至6滴20% NaOH溶液，振蕩試管，生成褐色溶液后迅速放入85℃的水中恒溫水浴加熱。約3分鐘便產(chǎn)生光亮照人的銀鏡。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性很好。

實(shí)驗(yàn)3：取與實(shí)驗(yàn)2中同樣的AgNO3溶液量，配成銀氨溶液、滴加5 mL0.05mol/L Na2SO3溶液，加入更多量的NaOH溶液，恒溫水浴85℃約3分鐘都可以產(chǎn)生光亮的銀鏡。并且在該條件下，調(diào)節(jié)水浴溫度（70℃以上）也都可以在短時(shí)間內(nèi)生成理想的銀鏡。

以上亞硫酸鈉的銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，它與醛的銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中滴加NaOH溶液過多就不產(chǎn)生銀鏡不同，反應(yīng)時(shí)間的縮短與溶液的PH無關(guān)，而與NaOH的量多少有直接關(guān)系。

二、生成銀鏡的歷程探究

在銀氨溶液中加一定量NaOH溶液，首先生成AgOH沉淀，由于其不穩(wěn)定，繼而失水轉(zhuǎn)化為Ag2O棕褐色沉淀。但是，在此實(shí)驗(yàn)中因沉淀量很少，因而溶液呈褐色，說明生成的Ag2O顆粒很小，Ag2O以某種懸浮形式存在。進(jìn)一步推理，Ag2O存在的方式有兩種可逆反應(yīng)：

第一種：在氨水溶液中溶解，生成絡(luò)合物：Ag2O+4NH4OH=2Ag（NH3）2OH+3H2O

第二種：因加入NaOH的量較多，在強(qiáng)堿溶液中：Ag2O+nOH—=Ag(OH)n—

生成的羥基配合物，使Ag2O溶解度增大，這樣只有少量的Ag2O懸浮于水溶液中，很大范圍地分散了Ag2O。它們?nèi)叨歼_(dá)到溶解平衡，這三個(gè)平衡反應(yīng)很重要，對有效地控制反應(yīng)物濃度，促使銀原子以晶體形式沉積，有很大作用。

（一）Ag2O的分解

Ag2O不僅在高溫時(shí)分解生成單質(zhì)銀，在低于100℃時(shí)，因其懸浮于水中具有明顯的堿性，也會(huì)分解，水浴加熱，水溶液中的Ag2O少量分解產(chǎn)生銀，銀晶種開始生成，隨著分解反應(yīng)的進(jìn)行，銀晶種在光滑的試管內(nèi)壁慢慢生長，這是由于水溶液中Ag2O的量很少，結(jié)晶的時(shí)間充裕。

（二）Ag2O與Na2SO3的反應(yīng)

經(jīng)計(jì)算Ag2O與Na2SO3溶液反應(yīng)的ΔrG與[Ag(NH3)2]+相比要更低一些，反應(yīng)更易進(jìn)行，Ag2O與Na2SO3先發(fā)生氧化還原，生成單質(zhì)銀，銀具有優(yōu)良的催化性能，促使Ag2O與Na2SO3進(jìn)一步反應(yīng)。而且，此反應(yīng)在以上兩種溶解平衡的作用下，反應(yīng)效率會(huì)大大提高。

（三）[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應(yīng)

由于Na2SO3的強(qiáng)還原性，[Ag(NH3)2]+與Na2SO3反應(yīng)。大量銀原子結(jié)晶，表面催化性能提高，加快了反應(yīng)。三步反應(yīng)層疊式的進(jìn)行，加上銀的催化，不論是在低濃度控制，還是在縮短反應(yīng)時(shí)間上，都是很“經(jīng)濟(jì)”地還原出了銀。這個(gè)層疊式的反應(yīng)歷程，相互影響，相互帶動(dòng)，使其達(dá)到了反應(yīng)速率與其他因素和諧化，從而大大縮短了反應(yīng)時(shí)間。

整個(gè)反應(yīng)中，Ag2O與Na2SO3﹑[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應(yīng)可以認(rèn)為是同步進(jìn)行的，并且它們都是自動(dòng)催化，自動(dòng)催化需要的能量更低，更嚴(yán)格來說，[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的反應(yīng)略滯后，但并不是Ag2O反應(yīng)后才開始的。Ag2O的大量生成，提高了反應(yīng)速率（從20多分鐘減少為2～3分鐘），間接地作用于[Ag(NH3)2]+與Na2SO3的銀鏡反應(yīng)。當(dāng)然，加入NaOH的量的多少是有一個(gè)限度的，況且各個(gè)溶解過程也有一個(gè)限量，當(dāng)加入NaOH的量使得以上三個(gè)溶解狀態(tài)達(dá)到一個(gè)充分平衡時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)的最佳條件?？梢?，NaOH溶液的量對這個(gè)反應(yīng)的影響極為重要。

[1]薛光.銀的分析[M].科學(xué)出版社，1998（10）.

[2]鐘興厚，等著.無機(jī)化合物叢書（第六卷）[M].科學(xué)出版社，2011(3).

[3]張可從，張樂惠.晶體生長科學(xué)與技術(shù)[M].科學(xué)出版社，1997.

[4]許瑩堂.多彩的銀鏡反應(yīng)[J].新課程：中學(xué)，2010（12）.

（責(zé)編 趙建榮）