中学化学教材中2种溶液成分的探讨

中学化学教材中2种溶液成分的探讨

摘要从理论分析和实验研究2方面，说明了中学化学教材中银氨溶液和铜

氨溶液中的主要成分，并给出了证明主要成分为[Ag（NH 3） 2]OH、[Cu （NH 3） 4]（OH） 2的实验方法。

关键词银氨溶液铜氨溶液银镜反应有机化学基础氨水

1 问题的提出

在人教版高中化学《有机化学基础》[1]中，关于乙醛发生银镜反应的实验

叙述为：硝酸银与氨水生成的银氨溶液的主要成分是[Ag（NH 3） 2]OH（氢

氧化二氨合银），它是一种弱氧化剂，能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与氨反应生

成乙酸铵，而Ag +被还原成银：CH 3CHO+2[Ag（NH 3） 2]OHCH 3COONH 4+2Ag↓+3NH 3+H 2O。

在人教版高中化学选修3《物质结构与性质》[2]中，关于配合物理论有这样一个实验：向盛有硫酸铜溶液的试管中加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液，若加入极性较小的溶剂（如乙醇），

将析出深蓝色的晶体。这种深蓝色的晶体是[Cu（NH 3） 4]SO 4•H 2O。

在上述2个实验中，一个生成银氨溶液、另一个生成铜氨溶液，实验的操作

方法相同，所不同的只是溶液中存在的NO - 3和SO 2- 4，教材中对

2个实验生成物成分的说法令人产生疑问，为什么《有机化学基础》中关于银氨溶液的主要成分叙述为 [Ag（NH 3） 2]OH （氢氧化二氨合银），而深蓝色的铜氨溶液中加入酒精析出的晶体在《物质结构与性质》中表示的不是 [Cu （NH 3） 4]（OH） 2 ，有必要对这个问题进行探究。

2 2种溶液主要成分的分析探究

2．1 2种溶液中主要成分的理论分析

中学化学教材中采取向硝酸银溶液中滴加氨水的方法生成银氨溶液，整个过程中发生反应的方程式为：

AgNO 3+NH 3•H 2O=AgOH↓+NH 4NO 3

AgOH+2NH 3•H 2O=[Ag（NH 3） 2]OH+2H 2O

[Ag（NH 3） 2]OH 在溶液中实际以 [Ag（NH 3） 2] + 和OH -形式存在， OH - 和 NH + 4 反应生成NH 3•H 2O，使得溶液中OH -和NH + 4的浓度大幅度减小，溶液中主要存在的离子应是 [Ag（NH 3） 2] + 和 NO - 3 ，银氨溶液中的主要成分应该是 [Ag （NH 3） 2]NO 3 （硝酸二氨合银），与教材中的说法不符合[3]。

中学化学教材中铜氨溶液的制得方法是：向硫酸铜溶液中加入氨水至得到深蓝色溶液。整个过程发生的反应方程式为：

CuSO 4+2NH 3•H 2O = Cu（OH） 2↓ + （NH 4） 2SO 4

Cu（OH） 2+4NH 3•H 2O = [Cu（NH 3） 4]（OH） 2 + 4H 2O

同样， [Cu（NH 3） 4]（OH） 2 在溶液中以 [Cu（NH 3） 4] 2+ 和OH -的形式存在，OH -和NH + 4反应生成 NH 3•H 2O ，使得溶液中OH -和NH + 4的浓度减小，铜氨溶液中主要存在的离子是 [Cu（NH 3） 4] 2+ 和 SO 2- 4 ，

铜氨溶液中加入酒精析出的晶体主要是 [Cu（NH 3）

4]SO 4•H 2O ，教材中的说法和理论分析吻合一致。

那么银氨溶液和铜氨溶液中的主要成分到底是什么呢？通过下面的实验来进行探究。

2．2 2种溶液主要成分的实验探究

2．2．1 银氨溶液中主要成分的实验探究

银氨溶液中主要成分的探究实验方法和实验现象如下：

[实验1]在洁净的试管中加入1 mL 2%的 AgNO 3 溶液，然后边振荡试

管边逐滴滴入2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。然后向试管中加入酒精，析出了一种白色物质，接着过滤并用极性较小的溶剂酒精洗涤，以减少沉淀的溶解，洗涤至滤液呈中性。

[实验2]将过滤得到的白色物质加适量的水溶解，得到了一种无色溶液（略有浑浊），然后用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸上，观察试纸的颜色，发现溶液略显酸性。

[实验3]在实验2得到的溶液中加入盐酸产生了白色沉淀，加入盐酸至不再有沉淀生成时，将试管静置，取上层澄清的液体加入另一试管，再向其中加入一小片铜，发现在铜的表面有气体产生，气体在空气中变为红色。

对上述3个实验中出现的现象可以作出这样的分析：银氨溶液中加入极性较小的酒精后析出的物质应该是溶液中的主要成分，这种物质溶于水得到的溶液略

呈酸性，说明这种物质主要成分不是 [Ag（NH 3） 2]OH ，因为 [Ag （NH 3） 2]OH 的溶液应该是强碱性的，而 [Ag（NH 3） 2]NO 3 溶液呈酸性，向沉淀溶解得到的溶液中加入盐酸酸化产生了白色沉淀，得到的溶液中加入铜片又有 NO（NO 2） 生成，说明溶液中含有大量 NO - 3 。

由上述对实验现象的分析，认为银氨溶液中的主要成分应该是 [Ag

（NH 3） 2]NO 3 ，实验结果与理论分析一致。

2．2．2 铜氨溶液中主要成分的实验探究

铜氨溶液中主要成分的探究实验方法和实验现象如下：

[实验1]向硫酸铜溶液中加入氨水至沉淀不再产生为止，接着再加入氨水至沉淀完全溶解产生深蓝色的溶液，再加入极性较小的溶剂乙醇，析出深蓝色晶体，过滤并用极性较小的溶剂酒精洗涤，以减少晶体的溶解，洗涤至滤液呈中性。

[实验2]将过滤得到的固体加适量的水溶解，得到深蓝色溶液（略有浑浊），用玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸上，观察试纸的颜色，发现溶液略显酸性。

[实验3]向实验2得到的深蓝色溶液中滴加氯化钡溶液，发现有大量白色沉淀生成。

上述实验说明析出的深蓝色晶体的主要成分不是 [Cu（NH 3） 4]（OH）

2 ，因为 [Cu（NH 3） 4]（OH） 2 溶液应该是碱性的， [Cu（NH 3）

4]SO 4 溶于水因水解呈酸性，向沉淀溶解得到的溶液中加入 BaCl 2

溶液产生了大量白色沉淀，说明溶液中含有大量 SO 2- 4 。

通过上述实验现象，认为教材中得到的铜氨溶液中的主要成分应该是 [Cu

（NH 3） 4]SO 4•H 2O ，实验结果和理论分析一致。

3 结论和说明

通过对按照教材中的实验方法得到的银氨溶液、铜氨溶液的理论分析和实验探究，我们认为银氨溶液中的主要成分是 [Ag（NH 3） 2]NO 3 ，维持银氨溶液弱碱性的物质是稍过量的氨水。

按照教材中的实验方法，得到的2种溶液中主要成分应为 [Ag（NH 3）

2]NO 3 、 [Cu（NH 3） 4]SO 4 。实验室要得到主要成分为 [Ag （NH 3） 2]OH 、 [Cu（NH 3） 4]（OH） 2 的银氨溶液和铜氨溶液，可采取下面的实验方法：向盛有硫酸铜溶液（或硝酸银溶液）的试管里加入氨水至不再生成沉淀为止，然后过滤、洗涤得到Cu（OH） 2（或AgOH、Ag 2O），接着再向沉淀中加入氨水至沉淀完全溶解，得到深蓝色透明的铜氨溶液（或无色