化學實驗室實驗：銀鏡反應與美感的結合（The Silver Mirror Reaction）〔II〕

化學實驗室實驗：銀鏡反應與美感的結合（The Silver Mirror Reaction）〔II〕
台中市立大里高級中學化學科謝孟樺老師/國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

教師手冊 (Teacher’s Guide)

請按此連結，參閱「學生講義」

教學提示

● 上課時間：教師實驗解說：約10分鐘，安全注意事項提醒以及器材發放：約5分鐘。學生實驗操作和裝飾彩繪：約30分鐘。整理器材和教師總結：約5分鐘。家庭作業：學生回答問題：約20分鐘。

● 請學生準備附蓋（含塑膠內襯）玻璃瓶，事先用清潔劑和水浸泡數天，然後在實驗解說的同時，使用超音波震盪器震盪以節省時間。請學生搖晃玻璃瓶，以檢查瓶蓋是否緊密。若有少量液體流出，建議實驗時覆蓋一層保鮮膜以增加緊密程度。震盪後，必須再用蒸餾水潤洗數次。若直接購買含蓋的玻璃樣品瓶，則可省去清潔的步驟。

● 實驗所使用的器材（尤其是滴管）要提醒學生若以自來水清洗過後，務必再以蒸餾水潤洗，防止白色的氯化銀沉澱生成。

● 使用含蓋的塑膠滴瓶來盛裝濃氨水，可以降低滴加試劑過量，並且減少刺激性臭味外溢。

● 配製銀氨溶液需特別注意，不能在鹼過量或酸過量的條件下進行。在過多的氨水下，可能生成雷酸銀（AgONC），雷酸銀在受熱或碰撞時會有爆炸的危險，而且銀氨溶液也會失去靈敏性。若在酸過量的條件下，銀氨錯合物會發生分解，影響銀鏡反應的效果。故氨水滴加需恰好溶解氧化銀沉澱物，過量易造成實驗失敗，滴加氨水快到完全溶解時，務必蓋上瓶蓋均勻搖晃，否則容易造成過量。

● 提醒學生專心搖晃銀鏡反應的動作，曾有學生用力過猛，不小心玻璃瓶掉落地面而造成殘留液在照光後使地板變黑。為洗去地面的銀層，可以使用適量的稀硝酸（約3 M）處理。

● 銀氨溶液必須隨配隨用，因為久置後可能會生成疊氮化銀（AgN₃）沉澱物，受震盪時很容易分解產生猛烈爆炸。因此反應後的殘留液務必立即倒入廢液桶內。先加氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液生成氧化銀的沈澱，以傾析方式棄除澄清溶液，沈澱物加濃硝溶解，然後進一步回收處理。

藥品配製

● 0.6 M硝酸銀溶液：取10.2克的硝酸銀固體，置入100 mL容量瓶或錐形瓶中，以少量蒸餾水溶解後，再加水至總體積 100 mL，蓋上瓶蓋並翻轉數次，混合均勻。

● 2.5 M氫氧化鈉溶液：取10.0克的氫氧化鈉固體，置入100 mL容量瓶或錐形瓶中，以少量蒸餾水溶解後，再加水至總體積 100 mL，蓋上瓶蓋並翻轉數次，混合均勻。

● 10%葡萄糖水溶液：取5.0克的葡萄糖粉末，置入100 mL的錐形瓶中，加入蒸餾水直到總質量為 50.0克，攪拌促使溶解。

觀察紀錄

1.寫出此實驗的各變化過程。

變化現象一：硝酸銀溶液滴加到氫氧化鈉稀溶液中，首先產生白色的氫氧化銀（AgOH）沉澱，但此沉澱物非常不穩定，立即轉為棕色的氧化銀。
變化現象二：產生棕色的氧化銀沉澱後，滴加濃氨水使沉澱恰好溶解，即為銀氨溶液。
變化現象三：最後加入葡萄糖溶液，銀離子還原成銀原子，附著在玻璃表面，形成銀白色的銀鏡。

2.說明各變化過程的化學原理（最好以反應式描述）。

變化現象一的反應如下反應式所示：

2AgNO₃(aq) + 2NaOH(aq) → Ag₂O(s) + 2NaNO₃(aq) + H₂O(l)   [1]

變化現象二的反應如下反應式所示：

Ag₂O(s) + 4NH₃(aq) + H₂O(l) → 2[Ag(NH₃)₂]⁺(aq) + 2OH^–(aq)    [2]

變化現象三的反應如下反應式所示：

3.以照片呈現你的實驗結果（漂亮的玻璃瓶飾物）。

學生的實驗結果如下兩張照片所示。

參考答案

1. 根據勒沙特列原理，開鏈狀葡萄糖為銀鏡反應的反應物，當此反應物的濃度降低時，環狀葡萄糖（α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃葡萄糖）會變成開鏈狀葡萄糖，繼續進行銀鏡反應。

2. 由題目1.可推知，蔗糖連接兩個單醣之碳原子為葡萄糖的C1原子與果糖的C2原子，正好在葡萄糖具有還原性的開鏈之醛基位置，故蔗糖無還原性。麥芽糖為兩分子之葡萄糖分別在C1與C4脫水相連，另一端的C1仍然保有一個開鏈的醛基位置，故麥芽糖具還原性。

3. 可以。這是因為蜂蜜的主要成分為蔗糖、葡萄糖和果糖，葡萄糖和果糖都是還原醣，所以本實驗可以使用蜂蜜取代葡萄糖當作還原劑來進行銀鏡反應。

4. 銀與稀硝酸的反應如下所示：

                         3Ag(s) + 4HNO₃(aq) → 3AgNO₃(aq) + NO(g) + 2H₂O(l)

NO氣體在空氣中，易與氧氣反應生成NO2氣體，其反應如下所示：

                         2NO(g) + O₂(g)→2NO₂(g)