摘要:在对目前已有铜与硝酸银溶液反应的改进方案进行分析、实践的基础上,发现硝酸银溶液浓度、温度、酸度对反应现象有明显影响。
人教版九年级化学下册第11页“探究”中提出:“把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?”看似十拿九稳的探究实验,却在实验教学中发现:铜丝表面会发黑,或出现灰色物质,很难看到银白色物质出现,同时也很难在短时间内观察到溶液由无色变为蓝色。这种“异常”现象无疑会影响课堂教学,为此笔者对该实验进行了研究,取得了较好的实验效果。笔者查阅大量文献并进行了多次改进,发现以下三种方案效果较好:(1)“加酸法”。温度不变时,在低浓度(5%)硝酸银溶液中加入几滴稀硝酸或稀硫酸,可以在2—3min内观察到银白色的类似“蒲公英花”的银树。
(2)“加热法”。将5%的硝酸银溶液放在水浴中(70℃~90℃均可)加热,然后插入打磨后的铜丝,3-5min后可看到耀眼闪光的白色晶体状银。
(3)“浓溶液法”。在温度不变时,用现配的浓硝酸银溶液(或饱和),20s就看到灰白色的海绵状银,1.5—2min可观察到溶液为蓝色。
综上,在对上述改进方法进行实际操作和研究后发现,利用高浓度的硝酸银溶液,在“加酸”和“加热”的条件下,都有利于银白色银的观察,基本在短时间(3分钟内)内观察到溶液颜色的变化。一般认为,当硝酸银溶液浓度较小时,反应速度较慢,很容易形成类似柏树叶状结构(如下图)这种结构没有光洁的反射面,因此肉眼看上去呈黑色。当硝酸银溶液浓度较大或升温时,反应速度加快,生成的银大量沉积后形成铺满状态,就可以看到银色。此外,银离子在水中能微量水解,产生氢氧化银并迅速分解为氧化银,也是产生“黑银”的原因之一。加酸能减缓银离子的水解趋势。
1.将铜丝绕成螺旋状(越紧密越好),用稀酸处理掉表面,清水洗净。加入的硝酸银溶液刚好淹没螺旋状部分即可。2.硝酸银溶液要用蒸馏水配制,实在没有可以用桶装水或市售纯净水代替。为保证演示效果,建议硝酸银溶液的浓度为35%左右(越浓越好)。果将该实验作为学生实验,则建议硝酸银溶液的浓度为10%左右。