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視頻標(biāo)簽：全國高中化學(xué),實驗教學(xué)說課,視頻錄像
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視頻課題：第五屆全國高中化學(xué)實驗教學(xué)說課視頻錄像《銀鏡洗滌方案優(yōu)化》天津
教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：第五屆全國高中化學(xué)實驗教學(xué)說課視頻錄像《銀鏡洗滌方案優(yōu)化》實驗教學(xué)整合課，天津市第四中學(xué)高中化學(xué)
銀鏡洗滌方法優(yōu)化
天津市第四中學(xué) 矯可慶
一、實驗?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，會產(chǎn)生污染，不利于環(huán)境保護，而且溶解后的溶液也不利于銀單質(zhì)的回收和再利用，本實驗嘗試研究用鐵鹽和過氧化氫溶液以及稀硫酸三種溶液對銀鏡進行洗滌和銀的回收再利用進行探索和研究。
二、實驗儀器及試劑
實驗儀器： 若干含有銀鏡的小試管酒精燈 火柴 小木條
實驗藥品：5mol/LFeCl3和Fe(NO3)3溶液，10%的H2O2溶液，0.1mol/L的H2SO4和Na2SO4
三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明
實驗一
實驗二
實驗三
四、實驗操作及分析
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)進行的可能性及趨勢大小，而實際的金屬活潑性會因濃度、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，進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，并未對銀鏡的溶解起到作用。通過一個探究過程，將實驗、元素理論有機整合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維過程和整合知識的能力。
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1.763V，Ag+/Ag的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢0.80V，因此H 2O2 在酸性條件下氧化性要比Ag+強，故猜測可以用雙氧水處理試管內(nèi)壁上的銀單質(zhì)。預(yù)測：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。
上述實驗反應(yīng)按兩步進行：2Ag+H2O2=Ag2O+H2O；Ag2O+H2O2=2Ag+H2O+ O2，由此實驗可知銀在 H2O2 分解反應(yīng)中起催化劑的作用。
綜上，上述實驗原理是：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附有銀鏡的試管，銀鏡很快的洗掉，筆者曾經(jīng)用Na2SO4作對比實驗，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-無關(guān)，若改用稀鹽酸和氯化鈉做實驗對比，可以得到相同的結(jié)論，另外，放置時間很長的銀鏡試管，就很難用稀酸溶解，關(guān)于此實驗有待進一步深入研究和探討。
五、改進的意義
用H2O2 或者氯化鐵都可以快速處理銀鏡實驗后附著有銀單質(zhì)的試管，并且反應(yīng)過程中只產(chǎn)生氧氣無其他有毒氣體產(chǎn)生，不會損害實驗者的身體健康，也不會造成環(huán)境污染。過氧化氫溶液處理銀鏡的過程中銀扮演了催化劑的角色，生成了細碎的銀單質(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)生探究知識的好奇心。
六、實驗質(zhì)疑與分析
用過氧化氫洗滌過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，銀與過氧化氫的反應(yīng)存在競爭，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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