甲酸银镜反应实验的探究

伍强+杜金铃+杜明桂

摘要：对银氨溶液自身反应成镜做了探究，发现用浓度大于6%的硝酸银溶液和氨水，添加适量氢氧化钠溶液来配制银氨溶液，置于90～100℃水中水浴加热，能在较短时间内生成银镜。设计添加氢氧化钠的银氨溶液鉴别甲酸的实验，实验生成了银镜；用离子色谱法测定反应前后溶液中甲酸根离子浓度，浓度几乎不变，认为甲酸没有参与银镜反应。

关键词：甲酸；银氨溶液；银镜反应；离子色谱法；实验探究

文章编号：1005–6629（2017）11–0068–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一些高等有机化学教材涉及到甲酸的鉴别时，都认为银氨溶液可以鉴别甲酸，因为甲酸分子中有醛基，故有还原性；甲酸能发生银镜反应，常用于甲酸的定性鉴定[1～2]；甲酸可被弱氧化剂氧化，生成碳酸盐，能与托伦试剂作用生成银镜[3]。从20世纪八十年代至今有30多篇文献认为甲酸能发生银镜反应，并探讨如何实验能制得漂亮的银镜[4～7]。在教学测试中，常有认为甲酸能发生银镜反应的试题，甚至高考试题，如2011年江苏省高考化学试题第17题（3）。为此，对水浴加热银氨溶液在较短时间内生成银镜的条件和水浴加热条件银氨溶液与甲酸根离子能否反应作了探讨。

1 水浴加热银氨溶液在较短时间内生成银镜的条件

1.1 添加NaOH溶液的量对生成银镜的影响

在干净试管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加数滴10%的NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解为止，放在沸水中水浴。实验现象见表1。

结论：没有滴加NaOH溶液的实验没有生成银镜，滴加NaOH溶液越多，生成银镜的时间越短，生成银镜的颜色越黑。

银镜的白度和厚度与水浴加热时间有关，生成银镜后再水浴加热一段时间，银镜会明显变白变厚，即使生成黑色的银镜再沸水浴加热几分钟也会变白色。加入NaOH易生成银镜，以下实验探究以加入2滴10%的NaOH溶液为基准。

1.2 银氨溶液的浓度对生成银镜的影响

在干净试管中加入不同浓度的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10% NaOH溶液，再加入相应浓度的氨水（氨水百分比浓度与硝酸银溶液相同）至沉淀恰好溶解为止，放在沸水中水浴加热。实验现象见表2。

结论：AgNO3溶液和氨水的浓度低于6%时难以生成银镜或不能生成银镜。

1.3 水浴的温度对生成银镜的影响

在干净试管中加入10%的AgNO3溶液5mL，滴加2滴10%NaOH溶液，再滴加10%的氨水至沉淀恰好溶解为止，不同温度水浴。实验现象见表3。

结论：水浴温度越高生成银镜的时间越短，水浴温度低于90℃难以生成银镜或不能生成银镜。

总之，用浓度大于6%的AgNO3溶液和氨水，并添加适量NaOH溶液来配制银氨溶液，置于90～100℃水中水浴加热，能在较短的时间内生成银镜。延长水浴时间，银镜会变白变厚。

用添加NaOH的银氨溶液，在较高温度水浴加热来检验甲酸时，若添加的NaOH中和甲酸而没有NaOH剩余，则不能生成银镜；若添加的NaOH中和甲酸且有NaOH剩余，当然能生成银镜，那么此时有没有微量的甲酸根离子参与反应呢？

2 水浴加热条件银氨溶液与甲酸根離子能否反应

2.1 基准甲酸钠溶液的配制和离子色谱法测定

称取6.801g分析纯的甲酸钠（M=68.01g/mol），用适量的水溶解，然后转移到100mL的容量瓶中，再滴加10滴10% NaOH溶液（防止甲酸根离子水解）后加水定容，得到物质的量浓度为1.000mol/L的基准甲酸钠溶液。100mL基准甲酸钠溶液，一部分用于离子色谱法测定，另一部分用于银镜反应实验。

将基准甲酸钠溶液稀释至1000倍，用离子色谱法测定甲酸根离子的峰面积。平行测定2次，取平均值，结果见表4。

2.2 反应前后溶液的制得和离子色谱法测定

2.2.1 反应前溶液

取100mL容量瓶，加入10%的AgNO3溶液50mL（密度为1.09g/mL，含有AgNO3约为3.2×10-2mol），滴加20滴10% NaOH溶液，再滴加10%氨水至沉淀溶解。用吸量管移入10mL基准甲酸钠溶液（含有甲酸钠为1.0×10-2mol），再滴加10%氨水至沉淀溶解，加水定容。100mL反应物混合液，50mL用于银镜反应实验，其余溶液用于离子色谱法测定。

2.2.2 反应后溶液

取50mL容量瓶，加入反应物混合液并定容。将容量瓶下半部浸没在93℃左右热水中水浴加热30min，生成光亮白色银镜。静置冷却至室温，溶液澄清，此时液面仍处于刻度线（用玻璃棒刮开刻度线附近的银镜后观察）。澄清溶液用于离子色谱法测定。

将反应前后的溶液稀释至100倍，用离子色谱法测定甲酸根离子的峰面积。平行测定2次，取平均值，结果见表4。（注：甲酸根离子浓度相近，可近似地认为甲酸根离子的峰面积与浓度成正比）。endprint

结论：反应前后溶液中的甲酸根离子浓度几乎不变，因此银氨溶液与甲酸根离子不能反应。

3 实验探究的思考

从20世纪八十年代至今有关的30多篇文献认为甲酸能发生银镜反应，探讨的就是添加NaOH的银氨溶液发生自身反应生成银镜的条件。较长时间水浴加热碱性溶液，溶液会吸收空气中的CO2，生成微量的碳酸根离子，因此设计测定反应前后溶液中甲酸根离子浓度的实验，来判断银氨溶液与甲酸根离子能否反应。

用银氨溶液检验含醛基化合物实验时要注意如下事项：配制银氨溶液时添加了NaOH溶液，并要在热水浴中温热，为防止NH3与Ag2O颗粒反应生成银镜，要做空白对照试验以防出现误检。配制银氨溶液时不添加NaOH溶液，在水浴加热时银氨溶液不会发生自身反应生成银镜，就不会出现误检。

银氨溶液与甲酸根离子不反应，因此仅从结构上分析甲酸（或甲酸根）含有醛基能发生银镜反应是不科学的。添加NaOH的银氨溶液鉴别甲酸实验，实验生成的银镜是NH3与Ag2O反应生成的，不是银氨溶液与甲酸反应生成的，成镜是此实验的伪现象[9]。建议修改某些有机化学教材中有关银氨溶液鉴别甲酸的内容，切不可再误导学生。甲酸不能发生银镜反应，那么甲酸酯能不能发生银镜反应？这问题也值得中学化学教师思考。

参考文献：

[1]曾昭琼主编.有机化学（第4版）（下册）[M].北京：高等教育出版社，2004：17.

[2]吉林师范大学，华南师范学院，上海师范学院，江苏师范学院，广西师范学院合编.有机化学（第1版）（下册）[M].北京：高等教育出版社，1980：17.

[3]袁红兰，金萬祥主编.有机化学（第3版）[M].北京：化学工业出版社，2015：148.

[4]陈梦龙.甲酸银镜反应成功的条件[J].化学教育，2005，（3）：56～57.

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

[6]刘子睿.对甲酸银镜反应的实验探究[J].中学化学教学参考，2010，（1～2）：51～52.

[7]刘冷，乔金锁.甲酸银镜反应的pH要求微探·兼与陈梦龙老师商榷[J].山西省晋中学院学报，2013，（2）：25～29.

[8]伍强.鉴别甲酸根离子实验的研究[J].化学教学，2016，（1）：56～57.

[9]伍强，方娟，蔡益.设计对比实验判断实验现象的真与伪[J].化学教学，2017，（3）：82.endprint