试剂:五水合硫酸铜(AR,CuSO4·5H2O),抗坏血酸(AR,C6H8O6,别称:维生素C),蒸馏水,浓氨水(AR,conc.NH3·H2O),液体石蜡(液态烃的混合物)
(敏化试剂:稀硝酸(HNO3的稀溶液),浓氢氧化钠溶液(NaOH的浓溶液),二水合氯化亚锡(SnCl2·2H2O),浓盐酸(HCl的浓溶液))
仪器:50ml烧杯(若干),20ml量筒(1),玻璃棒(若干),表面皿【可用烧杯或称量纸代替】(2),电子秤(1),10ml西林瓶/螺口瓶(若干),滴管(1)
实验步骤:
1. 称取5 gCuSO4·5H2O于50ml烧杯中
2. 量取20mlH2O加入烧杯,使CuSO4·5H2O充分溶解
3. 称取2 gC6H8O6加入硫酸铜溶液中,使其充分溶解
4. 补加蒸馏水至30ml处,使烧杯内固体完全溶解
5. 像溶液中滴加浓氨水至沉淀刚好溶解
6. 迅速将该深蓝色溶液加入至3个10ml新西林瓶/螺口瓶或已敏化的西林瓶/螺口瓶中,并使溶液液面凸出,迅速盖紧瓶盖并倒置
7. 约8h后,镀镜完成,倒出液体,并向其中加入液体石蜡
8. 将全部仪器洗净,收好
敏化步骤:先后加入浓氢氧化钠溶液,氯化亚锡溶液(将二水合氯化亚锡溶于浓盐酸中),稀硝酸洗涤瓶子,并在每一次洗涤后加入蒸馏水洗涤,最终洗涤完成后测量瓶内挂壁液滴的pH,如为6-8内即可干燥取用,如不为6-8内用蒸馏水稀释洗涤至6-8内
反应方程式:
CuSO4+4NH3·H2O=【Cu(NH3)4】SO4+4H2O
其余未知,有待考证,猜测是有Cu1+与抗坏血酸的配合物产生,逐步还原
思考题
1. 为何第5步的出现的沉淀为棕黄色?
2. 为何第7步要加入液体石蜡?
结束语
浓氨水(氨气的浓水溶液)为国家管制危化品试剂(属腐蚀性液体,为中强碱,易挥发),禁止个人在非实验场地进行该实验。Cu2+为重金属离子,对水体及生物有害,请进行无毒处理后再排入生活用水。实验的全部过程仅供参考,并不能作为中高考实验操作的满分标准。请在进行该实验时保持良好通风,并做好完备的保护措施。铜镜反应是类似于银镜反应的一个镀镜反应,该反应的步骤中,第5步的现象是先出现棕黄色沉淀而后沉淀溶解,第6步使液面凸出的原因是使瓶内充满液体无气泡,倒置的目的是使底部镀上一层光亮的铜。若实验成功,反应后的西林瓶可作为一个工艺品,非常漂亮。该实验目前原理尚未确定,参考猜想:“氨水一能增强体系的碱性提升抗坏血酸的还原性(与二烯醇结构产生氢键),二能与铜离子强络合提高铜离子的稳定性,同时避免氧化亚铜的产生,热力学上可能有拉动亚铜离子歧化的作用。于是能形成铜镜的步骤应该是四氨亚铜离子从活性还原物种中夺得一个电子成为Cu(0),然后聚合成铜镜”(Bilibili用户:冲咖啡的人)。“逐步还原机理,二价铜到一价铜再到0价铜,一价铜络合离子在玻璃表面还原沉积,这个反应主要做纳米铜用的,因为反应慢而且好控制成核速率,所以最后试管里面倒出来的应该是纳米氧化亚铜和纳米铜溶胶”(Bilibili用户:离子液体IL)。文献:杜多林,徐盛明,李林艳,陈崧哲,徐刚;化学还原法制备超细铜粉的研究进展[J];金属矿山;2007年07期
思考题答案
1.抗坏血酸将Cu2+还原为Cu+,其氢氧化物为棕黄色
2.防止空气中的氧气氧化铜