HNO3——清洗银镜的理想试剂

摘要：在概述4种清洗银镜方法优缺点的基础上，实验探究用稀硝酸清洗银镜试管，回收所得的硝酸银溶液可以重新做银镜实验。从废弃物的回收和价值角度建议，可以用稀硝酸溶液作为清洗银镜的理想试剂。通过探究和反思，认为实验的创新改进要防止重术轻道的倾向。

关键词：银镜反应；银镜清洗；稀硝酸；实验探究

文章编号：1005–6629（2015）10–0056–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

银镜反应是中学有机化学中一个非常重要的反应。反应原理为银氨溶液被含有醛基的化合物还原为金属银，生成的金属银附着在容器内壁上，光亮如镜。实验室中用这个反应来鉴定含有醛基的化合物，工业上则用这个反应对玻璃涂银制镜和制保温瓶胆。该反应是一个将化学知识与生产、生活融为一体的经典反应。

由于清洗银镜试管的试剂有了上述四种选择，那么从综合角度比较来看，到底谁是清洗银镜的理想试剂是一个值得探讨的问题。本文试图从贵重银元素的回收利用及银镜反应的后续实验角度寻找这个问题答案。

2 各类清洗银镜方法概述

2.1 稀硝酸法

用稀硝酸清洗银镜是最传统的方法。因为硝酸具有强的氧化性，可以把银氧化成硝酸银，从而达到清洗目的。反应方程式如下：

该方法优点是反应原理很容易被学生接受。缺点是有NO生成，不环保。

2.2 过氧化氢法

因为银是不活泼金属，要清洗掉附着在试管壁上的银必须使用强氧化性物质。双氧水为中学阶段常见的强氧化性物质，可以作为清洗银镜的试剂。反应原理为[9]：

整个清洗过程中，单质银被双氧水氧化成氧化银，生成的氧化银扮演了双氧水分解的催化剂。

该方法优点是清洗速度快，反应过程中只产生氧气而无其他污染环境的气体生成。其缺点是消耗大量的双氧水，反应原理较复杂，清洗后形成的溶液一般当废液处理。

2.3 氯化铁法

氯化铁溶液具有很强的腐蚀性，常用来腐蚀不活泼的铜以制印刷电路板。因此有人探究用氯化铁溶液来腐蚀银镜。实验证明用6 mol/L的氯化铁溶液能腐蚀附着在试管壁上的银，只须轻轻振荡试管几次，美丽光亮的银镜很快变成暗灰色并逐渐溶解脱落下来。

此法的优点是将附着的银溶解下来，形成细小的银颗粒，银可以回收。缺点是至今都未搞清楚此法的清洗原理，因为Ag+的氧化性强于Fe3+。

2.4 高锰酸钾法

高锰酸钾溶液不管是酸性、中性还是碱性，其氧化性都很强。高锰酸钾清洗银镜的反应原理如下：

3 HNO3——清洗银镜的理想试剂

稀硝酸作为清洗银镜试管的传统试剂，因为与银反应会产生一氧化氮，因此诟病颇多。如果单纯地从有无毒害气体生成角度看，弃硝酸而找替代品着实有意义。通过前文对过氧化氢溶液、氯化铁溶液和高锰酸钾溶液等清洗试剂的比较后，笔者发现它们最终结果是：留住了试管，弃掉了银。我们知道，银较为昂贵而试管价格低廉。为回收试管而弃银显然不明智。用稀硝酸清洗银镜的产物为硝酸银，而硝酸银又是制备银氨溶液的试剂。如果稀硝酸清洗银镜后得到的硝酸银溶液能够重新用来做银镜实验，那么从回收和价值链角度看，稀硝酸当之无愧是四种试剂中的理想试剂。

3.1 制备银镜

取四支洁净的试管，依次编号Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ。往试管里各加入1mL 2%的硝酸银溶液，然后分别加入10%氢氧化钠溶液2滴[10]，振荡，再逐滴滴入2%的稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止。在四支试管中各滴入3滴乙醛，振荡后把试管放在热水中温热。直到试管内壁附着一层光亮如镜的金属银。

3.2 溶解银镜

配制20%稀硝酸溶液，取Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三支银镜试管。在通风厨中往Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ试管中分别加入4mL浓度为20%稀硝酸溶液，振荡使银镜全部溶解。

3.3 重做银镜

实验1 往试管Ⅰ中逐滴滴入浓度为10%的稀氢氧化钠溶液至溶液出现少许浑浊，再逐滴滴入2%的稀氨水到溶液刚好变为澄清。然后滴入3滴乙醛，振荡后把试管放在热水中温热。5分钟左右便可观察到光亮的银镜。

实验2 将试管Ⅱ中的溶液放置一天，按实验1的方法做银镜反应实验，同样可观察到光亮的银镜。

实验3 将试管Ⅲ中的溶液转移到另外一支洁净的试管中，按实验1的方法做银镜反应实验。5分钟左右可清晰地看到光亮的银附在试管壁上。

实验4 将试管Ⅳ放置一星期后，用20%稀硝酸溶液将银镜溶解，按实验1的方法配成银氨溶液，做银镜反应实验。结果也能观察到较为光亮的银镜。

实验5 利用实验1得到的二次银镜试管，用20%稀硝酸溶液将银镜溶解，按实验1的方法进行第三次银镜实验。结果也能观察到银镜，只是银镜的颜色偏暗。

以上实验结果表明，用稀硝酸来清洗银镜，清洗后的溶液可以用来重做银镜实验。实验2、3、4启示我们可用稀硝酸对银镜试管进行集中清洗，将清洗后得到的硝酸银溶液装瓶备用。实验1、5启示我们银镜试管可以反复多次用来做银镜实验，且效果不错。

4 硝酸作为清洗银镜理想试剂的反思

与双氧水、氯化铁、高锰酸钾等新型银镜清洗试剂相比，硝酸清洗后得到的硝酸银溶液与新购买的硝酸银溶液在功能上并没有太大的差别，而硝酸银又是中学阶段使用较为广泛的昂贵试剂之一，因此不管从节约实验成本还是开展探究教学角度看，稀硝酸应当为清洗银镜的理想试剂。也许有人会提出反对，硝酸在清洗银镜过程中不是会有少许氮氧化物生成吗？作为中学实验，若凡是遇到有少量毒害气体生成的实验一概不做或用视频代之，这岂不是让我们学生看不到真实的化学？这又岂是真正的化学教育？在用稀硝酸清洗银镜试管的过程中，教师还可以引导学生体验NO的检验，通过视觉与嗅觉来认识NO、NO2，这又是对银镜后续实验的另外一种开发。

现下鼓励教师对教材上的经典实验进行创新改进，但要防止重术轻道的倾向，甚至将实验异化，背离实验的教育功能。如有关溴乙烷在强碱的乙醇溶液共热发生消去反应的实验，2004年人教版《有机化学基础》（选修5）并没有给出具体药品用量，也没有反应发生装置图，仅是给出了一个检验乙烯气体的假想方案。很多教师据此对该实验进行改进研究[11，12]，试图证明有乙烯生成。其实溴乙烷在强碱的乙醇溶液中既发生取代反应又发生消去反应，而且以取代反应为主，乙烯的含量极少。如1-溴丙烷在乙醇钠溶液中的取代产物与消去产物的百分比为：90.2%：9.8% [13]。因此这类实验改进既难取得成功，也容易将学生引入歧途：溴乙烷（或其他卤代烃）在强碱醇溶液中只发生消去反应。就中学生认识水平而言，教材的编写意图只是想通过溴乙烷在不同条件下发生不同类型的反应，让学生掌握水解反应（取代反应）和消去反应的类型和概念而已。至于什么类型的卤代烃在醇钠溶液中以取代产物为主，什么类型的卤代烃在醇钠溶液中以消去产物为主则是大学课程要探讨的内容。

参考文献：

[1]吴文中.银镜实验采用银氨溶液主因探讨[J].化学教学，2014，（11）：94～96.

[2]宋志贵.探究NaOH在银氨溶液中的作用[J].化学教学，2012，（6）：53～54.

[3]乔金锁.甲酸银镜反应研究[J].化学教学，2005，（7～8）：7～8.

[4]杨旭东.为什么果糖比葡萄糖银镜反应速率快[J].化学教学，2006，（6）：63～64.

[5]金龙辉.用过氧化氢溶液处理银镜的实验探究[J].化学教学，2012，（9）：56.

[6]杨晓丽，高兴邦.由过氧化氢清洗银镜“绿色实验”引发的探究[J].中学化学教学参考，2009，（3）：26.

[7]杨树芹，程真.清洗银镜新方法的实验探究[J].化学教学，2012，（4）：47～48.

[8]钟辉生. KMnO4溶液清洗银镜新方法[J].中学化学教学参考，2013，（5）：45～46.

[9]陈寿春.重要无机反应[M].上海：上海科学技术出版社，1982：47.

[10]斯琴高娃，乌云.银镜反应实验研究[J].化学教学，2006，（12）：4～6.

[11]夏立先，梅娟，卢方平.卤代烃发生消去反应的实验探索[J].化学教学，2011，（6）：49～50.

[12]娄福艳，薛秉敏.再谈溴乙烷的消去反应的实验改进[J].中学化学教学参考，2009，（11）：59.

[13]曾昭琼主编.有机化学（第3版）[M].北京：北京高等教育出版社，284～285.