摘 要： 銀鏡反應(yīng)受到溫度、銀氨溶液濃度、還原劑，以及溶液pH值等多個(gè)因素的影響，實(shí)際教學(xué)中容易失敗，得不到光亮的銀鏡。本文試用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)影響銀鏡反應(yīng)的幾個(gè)因素進(jìn)行探討，得出銀鏡反應(yīng)的有關(guān)影響因素中對(duì)實(shí)驗(yàn)影響最大的是乙醛的濃度，其次是水浴的溫度和硝酸銀溶液的濃度，其中以乙醛為還原劑時(shí)，用40%的乙醛溶液，水浴加熱到80℃，使用2%的硝酸銀溶液，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最明顯。
　　關(guān)鍵詞： 銀鏡反應(yīng) 反應(yīng)條件優(yōu)化 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　
　　銀鏡反應(yīng)是高中有機(jī)化學(xué)中一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，用于檢驗(yàn)醛基的存在。在中學(xué)里一般用含有醛基的乙醛、葡萄糖等與銀氨溶液在水浴中加熱得到一層光亮的銀鏡。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)中重要的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有趣，能很好地激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。所以做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生對(duì)高中有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)受到溫度、銀氨溶液濃度、還原劑，以及溶液pH值等多個(gè)因素的影響，實(shí)際操作中容易失敗，得不到光亮的銀鏡。一直以來，教育工作者對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)做了大量的研究，試圖找到銀鏡反應(yīng)的最佳的反應(yīng)條件。本文試用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)影響銀鏡反應(yīng)的幾個(gè)因素進(jìn)行探討，尋找使該實(shí)驗(yàn)獲得成功的各有關(guān)因素的優(yōu)化方案。
　　1.主要儀器與試劑
　　儀器：試管、酒精燈、大燒杯、鐵架臺(tái)、溫度計(jì)
　　試劑：乙醛、硝酸銀、氨水、氯化亞錫
　　2.實(shí)驗(yàn)過程與方法
　　2.1實(shí)驗(yàn)原理
　　用硝酸銀溶液和稀氨水制取得到的銀氨溶液與乙醛溶液在水浴加熱后會(huì)得到一層光亮的銀鏡，這是用于檢驗(yàn)醛基存在的銀鏡反應(yīng)。其中乙醛發(fā)生銀鏡反應(yīng)的化學(xué)方程式可以表示為：
　　2CHCHO＋2［Ag（NH）］OHCHCOONH＋2Ag↓＋3NH＋HO
　　實(shí)驗(yàn)前，用氯化亞錫稀溶液潤洗反應(yīng)所用試管。
　　實(shí)驗(yàn)中，把新制的濃度為2%的稀氨水滴入到硝酸銀溶液中，到產(chǎn)生的沉淀恰好完全溶解，此時(shí)得到新制的銀氨溶液。再往新制的銀氨溶液里滴入乙醛溶液，震蕩后放入水浴中保證其不晃動(dòng)，稍后即可得到一層光亮的銀鏡。
　　2.2實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件的探索
　　采用正交試驗(yàn)法，選擇部分因素設(shè)計(jì)因素水平表，以及L（3）正交試驗(yàn)表探討實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件。
　　2.2.1因素水平設(shè)計(jì)
　　銀鏡反應(yīng)容易受到多個(gè)條件的影響，其中反應(yīng)溫度、硝酸銀溶液和氨水濃度、乙醛的濃度、溶液的pH值、試管壁的光亮程度等因素都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)。在考慮了各個(gè)影響因素，同時(shí)考慮中學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況后，從中選取三種主要因素，即實(shí)驗(yàn)溫度、硝酸銀濃度、乙醛濃度，并將每個(gè)因素設(shè)計(jì)成為三個(gè)不同的水平，見表1。
　　2.2.2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄
　　在因素水平表的基礎(chǔ)上做3因素3水平正交試驗(yàn)L（3）設(shè)計(jì)，并通過反應(yīng)過程中產(chǎn)生銀鏡的快慢程度和銀鏡的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。結(jié)果見表2。
　　2.2.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
　　對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行直觀分析，得到表3，其中K、K、K為各因素各水平實(shí)驗(yàn)結(jié)果之和，k、k、k為其平均值，R為極差。
　　結(jié)果分析：
　　直接比較表2可知在這9個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，以實(shí)驗(yàn)5產(chǎn)生的銀鏡效果最好，其水平組合為ABC。
　　計(jì)算選出較優(yōu)水平組合：
　　對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)助手進(jìn)行效應(yīng)曲線分析得到圖1。
　　由圖可以看出本實(shí)驗(yàn)各因素組合中的最優(yōu)組合為ABC，而通過R值的大小可以看出本實(shí)驗(yàn)因素存在顯著性順序，其主次關(guān)系為C→A→B，即影響銀鏡反應(yīng)的因素最主要的是乙醛的濃度，其次是溫度、硝酸銀的濃度。
　　3.結(jié)果與討論
　　通過利用正交試驗(yàn)法得出的用乙醛作為還原劑做銀鏡反應(yīng)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)影響最大的因素是乙醛的濃度。實(shí)驗(yàn)的最佳條件是用40%的乙醛溶液，水浴加熱到80℃，使用2%的硝酸銀溶液。
　　本實(shí)驗(yàn)只是討論了使用乙醛作為還原劑的情況，實(shí)際上對(duì)于銀鏡反應(yīng)還可以選擇用其他的還原劑，比如葡萄糖。另外溶液的pH值也會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)，但在這里由于所使用的是2%的新制氨水來配置銀氨溶液，配置過程中恰好沉淀完全溶解得到銀氨溶液時(shí)，溶液的pH值相差不多，約在10左右，因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)溶液pH值對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響暫時(shí)不考慮。
　　實(shí)際在銀鏡反應(yīng)是演示實(shí)驗(yàn)或是分組實(shí)驗(yàn)中，只要稍加注意控制條件，就可以得到漂亮的銀鏡，引起學(xué)生的興趣，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的有效性。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］文慶城主編.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.
　?。?］王壽紅，李情義.用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的研究［J］.北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，（4）：30-33.
　?。?］張明.用正交法探究銀鏡反應(yīng)的條件［J］.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2007，（8）：15-16.
　?。?］劉金波.銀鏡反應(yīng)條件的進(jìn)一步探究［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009，（3）：34-35.
　?。?］張金華.銀鏡反應(yīng)的條件選擇及現(xiàn)象淺析［J］.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2006，（8）：17-18.