银镜反应最佳条件的探究

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1、银镜反应最佳条件的探究银镜反应最佳条件的研究学生姓名 :学习人数 :课程名称 :中学化学实验教学小组成员 : 教师:实验时间:七个银镜反应最佳条件的研究1。银镜反应作为有机化学中的一个重要反应，在高中化学教学中起着 非常重要的作用高中化学必修 2 和选修 5 用银镜反应演示醛基的性 质，测试醛基的反应。然而，通过文献检索，许多教师发现实验的成 功率不高。教材中的乙醛银镜反应课堂演示实验是按其方法进行的， 成功率低，现象少，效果差。许多学生发现在实验中很难制作出漂亮 的银镜。本文总结了学生实验失败的原因如下 :1)试管的洁净度为。如果试管内壁附着一层银，试管必须相对干净。然而，尽管教科 书要求学

2、生在干净的试管中进行实验， 它只使用了一个简短的句子来 解释:在干净的试管中结果，许多学生没有连续清洗试管，导致试管 不像想象的那样 “干净 ”。这是许多学生失败的原因之一。 2)银铵溶液 的制备银铵溶液的制备是实验成功的另一个关键。将稀氨水逐滴加入硝酸 银溶液中，直到最初的沉淀物溶解。如果过量加入氨水，溶液中的银 离子浓度会根据银 (NO3)2- 的稳定常数而降低，不利于银镜的形成。学生在配制银铵溶液时， 很容易不小心加入过多的氨水， 导致所得银 铵溶液中氨过多，导致实验失败。3）水浴期间试管晃动由于银镜形成过程相对较长，学生在等待过程中很容易不耐烦，在 水浴加热时拿起试管观看， 导致试管晃

3、动， 导致银镜的形成不如预期 的美丽。2。问题解决假设 （想法 ） 鉴于上述问题，我们的实验小组设计了以下解决方案 :提供试管预处 理实验步骤？通过改变氨水的浓度，学生在滴过多氨的情况下配制的银铵溶液中氨的浓度不会太高。？通过改变葡萄糖溶液的温度和浓度来提高反应速率，从而缩短银 镜反应时间这将使学生在短时间内观察到明显的现象， 从而消除学生的不耐烦。 因此，鉴于以上解决方案， 为了探索本实验成功率高的最佳实验条件， 我们实验组采用正交法进行实验探索和研究。银镜反应易受多种条件影响，其中反应温度、硝酸银溶液和氨水的 浓度、醛的浓度、溶液的酸碱度、试管壁的亮度等因素都会影响实验。 综合考虑各种影响

4、因素和中学演示实验的实际情况， 选择了四个主要 因素，即实验温度、葡萄糖浓度、氨浓度和氨过量体积，每个因素设 计为三个不同的水平。3，实验设计方案 1。主要仪器和试剂仪器:试管、酒精灯、 500 毫升烧杯、铁架子、温度计、 5毫升量筒、 250毫升烧杯、秒表试剂:40%乙醛、0.2毫升/升硝酸银、2%氨水、稀硝酸、葡萄糖溶液、2 毫升 /升氢氧化钠溶液2。实验过程和方法 2.1 实验原理 从硝酸银溶液和稀氨水及乙醛溶液中得到的银氨溶液在水浴中加热 后会得到一面明亮的银镜。 这是一个银镜反应， 用来检查醛基的存在。 乙醛银镜反应的化学方程式如下 :2 ch3co ho+2ag(NH3)2oh =

5、 = = = = ch3co NH4+2 agleft+3nH3+H2O 实验前，试管依次用少量 2mol 氢氧化钠溶液、蒸馏水、稀硝酸和蒸 馏水洗涤在实验中，将新制备的浓度为 2%的稀氨水滴加到硝酸银溶液中， 直至 生成的沉淀刚好为，以完全溶解或调节过量的稀氨水，得到新制备的银氨溶液。将葡 萄糖溶液滴加到新配制的银氨溶液中， 摇匀后放入水浴中， 保证银氨 溶液不摇匀，随后得到一层光亮的银镜 2.2正交设计根据实验目的，我们设计了 4因素 3水平的正交实验 L18(3)， 设计 如下:表 1 银镜反应实验因素及水平序号 1 2 3 4氨过量体积 v (ml) 因素名称水浴温度T/正交设计实验如

6、下 表 2 正交设计因子实验 1实验 2实验 3实验 4 实验 5实验 8实验 9实验 10实验 12 实验 13实验 14实验 15实验 16 实验 17实验 182.3 实验装置图水浴温度 T/C 60 60 60 80 80 80 90 60 60 80 80 80 90 葡萄糖浓度 c1氨浓度c2氨过量体积积 V毫升）5% 1.0% 0.5 10% 0.5% 1.0 15% 2.0%1.5 5% 1.0% 1.0 10% 0.5% 1.5 15% 2.0% 0.5 5% 2.0% 0.5 10% 1.5%1.0 15% 1.0% 1.5 5% 2.0% 1.5 10% 1.0% 0.5

7、 15% 0.5% 1.05% 0.5% 1.5 15 1992.4 实验步骤 2.4.1 试管预处理取 9 个小试管， 用热的稀氢氧化钠溶液洗涤， 然后用蒸馏水洗涤洗后 给它们编号 条件查询取一个烧杯，加入适量的水，加热，调节其温度至 60C，向试管1 中加入 1 毫升硝酸银溶液，向试管 1 中逐滴加入 1%氨水，直到沉淀 物刚刚溶解，继续加入 0.5毫升 1%氨水，向其中加入 10 滴 5%葡萄 糖溶液，将其放入60C水浴中，静置，开始计时观察现象按照正交设计表中的实验设计分别完成了实验 2-18，并记录了相关 的实验数据和现象。通过正交分析，得到了最佳实验温度 T、葡萄糖 溶液浓度c1、

8、氨水溶液浓度c2和氨水溶液产物 V乙醛银镜实验以葡萄糖银镜反应得到的最佳条件为参照，将葡萄糖溶液改为 40% 乙醛溶液进行实验， 并记录现象如果实验结果良好， 将进行下一次实 验，如果实验结果正常，将调整实验条件。 2.4.4 玻璃片的银镜实验根据葡萄糖银镜反应的最佳条件，配制银铵溶液，并加 入相应量的葡萄糖溶液。摇动并混合后，取一块预处理过的玻璃片， 将混合溶液倒在玻璃片表面， 将玻璃片放在盛有沸水的烧杯上方， 并 用铁架固定。并记录下这一现象如果实验结果良好，则实验成功；如 果实验结果差，则进行分析和实验4。实验过程记录图 1 实验装置真实场景图 2 实验银镜最佳”银镜实验中的最佳银镜图

9、3和图 4 是溶液的总体变化趋势是 :溶液逐渐变黑变浑浊，银镜开始沉淀在试管 壁上。当温度较低（低于60C）时，首先出现黑色浑浊，然后缓慢生成银镜。然而，当温度较高（80C及以上）时，会出现黑色浑浊，同时出 现银镜。银镜可以在90 C快速生成实验结果处理本实验借助办公文件Excel和正交设计辅助工具II 3.1对数据进行处理。结果如下 :表 3 实验记录表因子实验 1实验2实验 3实验4实验 5实验7实验8实验 9实验10实验 12实验13实验14实验 15实验16实验17实验 18实验评分处理方法 :根据 1 8组实验每组生长银镜评分 （百分制） ，评分 项目主要包括银镜产生的均匀度和亮度。

10、 团队成员加罗先生由 5 个人 分别得分。 通过去除最高分和最低分获得平均分数。 总得分是通过将 均匀度和亮度得分以及时间得分加到总得分上而获得的。 时间的计分 方法是区间计分法，以 60、95和 30以下的 100个点作为区间长度， 每个区间递减 5个点，如（90， 120）时间 t/S 139 146 373 89 79 77 51 47 63 378 155 135 73 69 62 70 92 45 均匀度 82 69.67 78.67 78.67 81 85 7133 65总体评估 250.33 226.67 206.33 253.67 257.67 268.33 250 236.3

11、3 226.67 210.67 260 278 269.33 259.67 260.67 271.67 278 80.67 90 96.67 86.33 81.67 81.3 3 85.5图 7 银镜反应实验效益曲线图表 4 数据分析系统表因子均值 1 均值 2 均值 3 R S5。相关问题讨论 本实验通过设计正交实验，探索银镜反应的最佳实验条件在从实验 中获得的 18 组银镜中，该组的成员一致认为实验 11、12、13、17 和 18 中生产的银镜外观相对较好，其中实验 12尤为突出。经过评分和 数据处理，图温度 238.667 261.557 256.778 22.890 1749.634

12、 葡萄糖浓度 250.945 253.057 253.000 2.112 17.371氨浓度 261.055 259.945 242.167 17.778 1007.001 氨过量体积由于实验中没有发现乙醛药物， 因此无法在最佳 条件下探索乙醛的银镜反应。然而，当在玻璃片上制作银镜时，由于 需要加热反应和控制反应温度， 所以很难在玻璃片上进行反应， 所以 只能直接加热，因此不能得到明显更好的银镜。，选择效益最高的因素进行组合，得出本实验银镜反应的最佳条件 :反应温度80C，葡萄糖浓度15%，氨浓度0.5%，氨过量0.5毫升分析表 4 显示温度的范围和方差最大，其次是过量氨水体积、氨水 浓度，最

13、后是葡萄糖浓度。 从正交反应的范围和方差，可以看出实验 的主次影响因素。范围或方差大，影响因素强。也就是说，实验中选 取和探索的四个因素对实验结果的影响强度依次为 :温度、氨水过量 体积、氨水浓度和葡萄糖浓度因此，在实验中，温度和银氨溶液的形 成对实验效果有很大影响。实验中应严格控制温度和氨浓度。此外， 我们还可以从图 7 和表 4 中看出，葡萄糖的浓度在该实验中没有太大影响实验结果表明，银镜反应的最佳条件为：反应温度80C,葡萄糖浓度 15%，氨浓度 0.5%，氨过量 0.5 毫升反应时间的长短在很大程度上取 决于反应温度的大小。从表3中的实验记录表可以看出，80C下最长 反应时间为89s,

14、最短为62s,即最长反应时间不超过1.5分钟。对于 学生来说，如果在 1.5 分钟内出现一面银镜，就没有必要将试管从反 应系统中取出来进行观察。 因此,选择该最佳条件可以解决我们提出 的问题 3,并且可以提高反应速率以获得更好的银镜。对于问题 1 的解决方案,在用热氢氧化钠溶液清洗试管后,我们可 以在试管内壁上沉淀银。然而,在清洗试管本身的过程中,由于试管 刷的摩擦, 会产生细微的痕迹, 导致在所获得的银镜的某些部分出现 细微的接缝。 然而,总的来说, 试管的清洁问题处理得比较好。 然而, 这个实验不能解决我们提出的问题 2。在设计过程中,实验组希望学 生在滴过多氨的情况下制备的银铵溶液中氨的

15、浓度不要太高。因此, 我们选择氨浓度为 0.5%、1.0%、2.0%和过量体积为 0.5 毫升、1 毫升、1.5 毫升 （约一根稻草 ）作为实验设计的最佳条件之一。这两个因素是 三个水平中的最小值,这不足以表明氨水的浓度可以如此之低,以至于即使学生不小心滴下过量的银铵溶 液,所制备的银铵溶液中的氨浓度也不会太高, 因此这个问题还没有 得到解决。为了解决这个问题,有必要进行下一步的实验设计,即将 反应温度控制在80C，葡萄糖浓度控制在15%，并进一步降低氨浓 度,例如将氨浓度设计在 0.05%、0.1%、0.3%等,然后再次进行实验,以探索氨水的最佳实验浓度参考文献 :1 夏宏宇，朱依林。银镜反

16、应中若干问题的讨论。 化学教学。2006.(61) 2刘进波。银镜反应条件的进一步探讨。实验设计和技术。2009. 王跃。影响银镜反应的实验条件探讨。科学和教育前沿。2008.(13)4 黄敏。闫亮。正交试验设计法探索银镜反应的实验条件。考试周 刊。2011.(87) 5陈明华。银镜反应中银氨溶液制备方法的探讨。黔 西南民族师范学院学报。 2008.(2)附录:正交试验简介正交试验设计是研究多因素多水平的另一种设计方法。根据正交性 从总体测试中选取一些有代表性的点进行测试。这些代表点具有 “均 匀分散、均匀一致、可比性强 ”的特点。正交试验设计是分析因素设 计的主要方法。这是一种高效、快速、经济的实验设计方法。日本著 名统计学家田口诺一把通过正交