化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變〔II〕

化學實驗室實驗：不用氫氧化鈉，「銅銀金幣」變變變 (Turning Pennies into Silver and Gold without using Sodium Hydroxide)〔II〕
國立臺中高級工業職業學校化工科陸冠輝老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結，參閱「學生手冊」

教師手冊 (Teacher’s Guide)

教學提示

1. 壹元銅幣在空氣中會與氧氣、二氧化碳及水等物質反應而生成鹼式碳酸銅，CuCO₃•Cu(OH)₂，顏色為翠綠色，是銅在自然界中最常存在化合物形式。因此，我們常常會發現壹元銅幣的表面有些綠斑，在進行實驗前可以用稀醋酸或食用醋清洗之。

2. 銅幣與鋅粉及氯化鋅溶液的浸煮過程，要注意銅幣是否完全浸入溶液中，並適時以金屬鑷子翻轉銅幣，使銅幣均勻鍍上一層金屬鋅。

3. 清洗已鍍上一層金屬鋅的硬幣時，可藉由手指輕輕刷洗。不可用強力水注沖刷，也不可以太大力搓柔，以免已鍍上鋅金屬剝落。

4. 以電熱板加熱壹元銀幣時，當顏色由銀灰色轉變金黃色時，要立即以鑷子夾起硬幣，離開電熱板，並以冷水沖洗之。如果沒有立即夾起硬幣，使其繼續加熱，則無法得到閃亮的金幣。

5. 加熱時所需的溫度是由電熱板所提供，控制溫度的高低較為不易。若加熱速率太慢，則需要較長的加熱時間，若加熱速率太快，則容易造成溶液的噴濺。因此，加熱的過程中，要注意溶液的溫度變化。

6. 由於此實驗的藥品是利用氯化鋅溶液，而不是使用氫氧化鈉，因此加熱過程中不會產生有刺鼻難聞的氣味。

7. 在實驗結束後，請務必學生放置「銀幣」和「金幣」在高熱的電熱板上加熱，恢復為原來的銅幣。本實驗並非故意偽造「銀幣」和「金幣」而損毀此錢幣，純粹用於以教育為目的的教學。

8. 銀白的硬幣變成金黃的硬幣是利用兩種不同的金屬來形成合金，本實驗可以加強說明合金形成的過程及條件，也可說明固體與固體之間的反應、氧化還原反應，以及冶金反應等方面之教材。

藥品配製

● 約1 M醋酸：取29 mL的乙酸（醋酸）置於一個燒杯中，再加入蒸餾水到500 mL的刻度線，攪拌均勻。此稀醋酸之量可供全班使用。

實驗紀錄樣本

拍照壹元銅幣、銀色的壹元硬幣（「銀幣」）和黃金色的壹元硬幣（「金幣」）並張貼於此處，如圖七所示。

圖七  原來的壹元銅幣、「銀幣」和「金幣」

參考答案

1. 壹元銅幣的顏色之變化為何？
答：一開始紅棕色的銅幣因有金屬鋅的附著而變成銀色，然後因金屬鋅和金屬銅熔化並混合在一起，形成黃銅而變成金黃色。

2. 本實驗可以製造出或產生什麼物質？請區分這些物質是元素、化合物或混合物。
答：在本實驗中，鋅離子被還原成金屬鋅，金屬鋅是元素。金屬鋅鍍在銅幣上，再經由加熱使兩種金屬熔化並混合在一起，形成黃銅合金，合金是混合物，因此黃銅是混合物。

3. 壹元銅幣變成銀色的壹元硬幣，以及變成黃金色的壹元硬幣是物理變化，還是化學變化？
答：在壹元銅幣變成銀色的壹元硬幣的實驗中，鋅離子被還原成元素鋅，是一種化學變化。在銀色的壹元硬幣變成黃金色的壹元硬幣的實驗中，金屬鋅和金屬銅加熱而熔化並混合在一起，形成黃銅合金，是一種物理變化。

4. 常見之銅的合金有哪些？本實驗中的「金幣」是哪一種合金？比例不同會有顏色上的差異嗎？
答：青銅（銅錫合金），黃銅（銅鋅合金）和白銅（銅鎳合金）…等。本實驗所得的金幣是一種鋅銅合金的黃銅，若鍍在銅幣上的金屬鋅之含量不同，則會改變鋅與銅的比例，導致加熱後的顏色會不一樣。

參考資料和延伸閱讀

1. An Alchemist’s Dream Come True, http://chemsite.lsrhs.net/Intro/ … enny_Experiment.pdf。
2. COPPER TO GOLD: THE ALCHEMIST’S DREAM! http://artandchemistry.weebly.co … 1/the_penny_lab.doc.
3. AN EXPERIMENT IN ALCHEMY: COPPER TO SILVER TO GOLD, http://www.chymist.com/copper silver gold.pdf.
4. Turning copper coins into ‘silver’ and ‘gold’, http://www.practicalchemistry.or … nd-gold,275,EX.html.
5. Standard Reduction Potentials, http://www.jesuitnola.org/upload/clark/refs/red_pot.htm.
6. Brass, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Brass.
7. 黃銅，維基百科，http://zh.wikipedia.org/wiki/黃銅。