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視頻標(biāo)簽：全國(guó)高中化學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課,視頻錄像
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視頻課題：第五屆全國(guó)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)說(shuō)課視頻錄像《銀鏡洗滌方案優(yōu)化》天津
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銀鏡洗滌方法優(yōu)化
天津市第四中學(xué) 矯可慶
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
傳統(tǒng)的銀鏡洗滌方法是用不同濃度的硝酸溶液，但生成的產(chǎn)物都含有氮的氧化物，會(huì)產(chǎn)生污染，不利于環(huán)境保護(hù)，而且溶解后的溶液也不利于銀單質(zhì)的回收和再利用，本實(shí)驗(yàn)嘗試研究用鐵鹽和過(guò)氧化氫溶液以及稀硫酸三種溶液對(duì)銀鏡進(jìn)行洗滌和銀的回收再利用進(jìn)行探索和研究。
二、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
實(shí)驗(yàn)儀器： 若干含有銀鏡的小試管酒精燈 火柴 小木條
實(shí)驗(yàn)藥品：5mol/LFeCl3和Fe(NO3)3溶液，10%的H2O2溶液，0.1mol/L的H2SO4和Na2SO4
三、實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖及儀器的組裝說(shuō)明
實(shí)驗(yàn)一
實(shí)驗(yàn)二
實(shí)驗(yàn)三
四、實(shí)驗(yàn)操作及分析
1.用鐵鹽溶解銀鏡的試管
在水溶液中Ag+/Ag的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)0.80V，F(xiàn)e 3+/Fe2+ 是 0.77V，二者很接近，僅從熱力學(xué)的角度指出了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的可能性及趨勢(shì)大小，而實(shí)際的金屬活潑性會(huì)因濃度、介質(zhì)、氣體的分壓、產(chǎn)物的溶解度、氧化膜等因素而改變，因此Fe3++Ag=Fe2++Ag+可能發(fā)生。
在兩只含等量的銀鏡試管中加入同濃度同體積的FeCl3 Fe(NO3)3溶液，充分振蕩，靜置。發(fā)現(xiàn)兩種溶液都能溶解銀鏡，而且是第一支試管銀鏡溶解的速率明顯快于第二支試管，且第一只試管中有明顯灰色沉淀生成。
由于第一支試管中含有的氯離子結(jié)合了反應(yīng)生成的銀離子，促使可以上述可逆反應(yīng)的平衡正向移動(dòng)，進(jìn)而加快了銀鏡的溶解，第二支試管中的硝酸根在弱酸環(huán)境中氧化性較弱，并未對(duì)銀鏡的溶解起到作用。通過(guò)一個(gè)探究過(guò)程，將實(shí)驗(yàn)、元素理論有機(jī)整合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維過(guò)程和整合知識(shí)的能力。
2.用雙氧水清洗銀鏡的試管
在水溶液中H2O2/H2O標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)1.763V，Ag+/Ag的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)0.80V，因此H 2O2 在酸性條件下氧化性要比Ag+強(qiáng)，故猜測(cè)可以用雙氧水處理試管內(nèi)壁上的銀單質(zhì)。預(yù)測(cè)：2H++2Ag+H2O2=2Ag++2H2O
取2mL 10%的雙氧水倒入附著銀單質(zhì)的試管中，試管壁上的銀單質(zhì)與雙氧水劇烈反應(yīng)并逐漸溶解，產(chǎn)生大量氣泡，反應(yīng)一會(huì)兒，將帶火星的木條置于試管口，木條復(fù)燃證明有氧氣生成。
上述實(shí)驗(yàn)反應(yīng)按兩步進(jìn)行：2Ag+H2O2=Ag2O+H2O；Ag2O+H2O2=2Ag+H2O+ O2，由此實(shí)驗(yàn)可知銀在 H2O2 分解反應(yīng)中起催化劑的作用。
綜上，上述實(shí)驗(yàn)原理是：2H2O2 2H2O+O2
3.用稀硫酸洗滌銀鏡的試管
也可用稀鹽酸或者稀硫酸洗滌銀鏡兩個(gè)附有銀鏡的試管，銀鏡很快的洗掉，筆者曾經(jīng)用Na2SO4作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果不能使銀脫落，猜想這可能是由于H+中和了銀鏡間隙中的氨分子，使銀鏡變疏松而脫落，與SO42-無(wú)關(guān)，若改用稀鹽酸和氯化鈉做實(shí)驗(yàn)對(duì)比，可以得到相同的結(jié)論，另外，放置時(shí)間很長(zhǎng)的銀鏡試管，就很難用稀酸溶解，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)有待進(jìn)一步深入研究和探討。
五、改進(jìn)的意義
用H2O2 或者氯化鐵都可以快速處理銀鏡實(shí)驗(yàn)后附著有銀單質(zhì)的試管，并且反應(yīng)過(guò)程中只產(chǎn)生氧氣無(wú)其他有毒氣體產(chǎn)生，不會(huì)損害實(shí)驗(yàn)者的身體健康，也不會(huì)造成環(huán)境污染。過(guò)氧化氫溶液處理銀鏡的過(guò)程中銀扮演了催化劑的角色，生成了細(xì)碎的銀單質(zhì)而從試管壁上脫落，易集中回收利用，節(jié)約 資源。氯化鐵和硝酸鐵兩種溶液處理銀鏡還有利于學(xué)生發(fā)散性思維能力的培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的好奇心。
六、實(shí)驗(yàn)質(zhì)疑與分析
用過(guò)氧化氫洗滌過(guò)的銀鏡試管后是否有銀離子生成？
取上述反應(yīng)后的反應(yīng)液 1mL 裝入干凈試管并稀釋到3mL，向試管中加入稀鹽酸酸化的KI溶液，發(fā)現(xiàn)溶液呈現(xiàn)黃色，該黃色可能是碘化銀，也可能是過(guò)氧化氫或氧氣氧化了碘離子生成碘水而呈現(xiàn)黃色；再加入 1mL 苯，振蕩后靜置，出現(xiàn)分層現(xiàn)象且上層為紫紅色，證明確實(shí)有碘單質(zhì)生成。下層依舊有渾濁，但顏色不清晰。
又另取溶解銀鏡后的清液滴加硫化鈉溶液，立刻產(chǎn)生黑色沉淀，證明有銀離子生成，因此可以預(yù)見(jiàn)，銀與過(guò)氧化氫的反應(yīng)存在競(jìng)爭(zhēng)，催化分解做催化劑是主要反應(yīng)，而被氧化成銀離子是次要反應(yīng)。
附：作者姓名：矯可慶
單位名稱：天津市第四中學(xué)
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