铜镜的制作

铜镜(Copper Mirror)的制作

台北县立三民高级中学化学科林妙津老师/国立台湾大学化学系陈蔼然博士责任编辑

一、实验目的

（一）利用斐林试剂和乙二醛于试管内产生铜镜反应。

（二）使铜镜反应于平板玻璃上进行，制作铜镜。

二、实验原理

斐林试剂与一般醛类反应，会产生红色的氧化亚铜沉淀，其反应式如下： RCHO(aq) + 2Cu2+(aq) +5OH(aq) → Cu2O(s) + RCOO(aq) + 3H2O(l) －－

和还原性较高的甲醛和乙二醛反应，则可以产生金属铜，反应式如下：

HCHO(aq) + Cu2+(aq) +3OH－(aq) → Cu(s) + HCOO－(aq) + 2H2O(l)

C2H2O2(aq) + Cu2+(aq) +3OH－(aq) → Cu(s) + C2HO3－(aq) + 2H2O(l)

所生成的金属铜，若能沉积在容器壁上，即成铜镜。

三、实验器材 烘箱、试管架、电子天平、镊子、超音波振荡器、移液管、恒温水槽、洗耳球、热熔胶枪、量筒、烧杯(250mL)、培养皿、试管、塑料盆、试管夹、厚纸板、储液瓶(500mL)

四、实验药品 酒石酸钾钠、浓硝酸、硝酸银、氢氧化钠、浓硫酸、硫酸铜、重铬酸钾、乙二醛(40%水溶液)、环氧树脂、硫酸钾

五、实验步骤

（一）配置斐林试剂

1.称取硫酸铜晶体17.3g溶于水成250mL，配成斐林试剂A。

2.称取酒石酸钾钠81.5g、氢氧化钠32.5g溶于水成250mL，配成斐林试剂B。

3.使用前将A与B溶液等体积混和备用。

（二）试管清洗

1.配置重铬酸钾—硫酸洗液，将试管浸润其中。

2.取出试管先以自来水冲洗，再以蒸馏水清洗数次，倒置烘干后，称重备用。

（三）斐林试剂与乙二醛反应。

1.以移液管分别取4.0mL的斐林试剂及1.0mL的乙二醛水溶液，加入同一试管中。

2.摇荡混合试管内的溶液，然后置入50℃的恒温水槽中，静置观察是否有沉淀或铜镜发生。

（四）反应前以硝酸银溶液润洗试管。

1.取0.060M硝酸银溶液1.0mL润洗试管，润洗完后倒掉。

2.分别取4.0mL的斐林试剂及1.0mL的乙二醛水溶液，加入同一试管中。

3.摇荡混合试管内的溶液，然后置入50℃的恒温水槽中，静置观察是否有沉淀或铜镜发生。

（五）铜镜制作

1.以培养皿为容器，进行铜镜反应。

(1)先以洗液清洁培养皿，然后取适量0.060M硝酸银溶液润洗培养皿，润洗完后倒掉。

(2)分别取80 mL的斐林试剂及20 mL的乙二醛水溶液，加入容器中。

(3)摇荡混合培养皿内的溶液，然后置入50℃的恒温水槽中，静置观察是否有沉淀或铜镜发生。

2.以透明环氧树脂和厚纸板制作容器，将玻璃片放入容器内进行铜镜反应。

(1)以厚纸板制作底略大于玻璃片，边缘高约3公分的无盖纸盒，于盒底放一张透明PET膜，然后浇灌约0.5~1.0公分厚的环氧树脂，边缘内外亦涂布环氧树脂，待环氧树脂硬化后，将底层纸板切除，制成底部透明的反应容器。

以透明环氧树脂和厚纸板制作的反应容器

(2)取适量的0.060M硝酸银溶液润洗玻璃片，润洗后置入容器中。

(3)分别取20 mL的斐林试剂及5 mL的乙二醛水溶液，于烧杯中先混合，然后加入容器中。

(4)置入50℃的恒温水槽中，静置观察是否有沉淀或铜镜发生。

六、实验结果

1.以硝酸银溶液润洗过的试管，铜的沉积较均匀，效果较好。

2.以培养皿为容器，进行铜镜反应，如下图，效果不错，可惜培养皿的底部不够平整，效果较差。

以培养皿为容器制作铜镜的结果

3.以环氧树脂和厚纸板自制反应器，效果也狠不错，而且所需的试剂份量较少。

以环氧树脂和厚纸板自制反应器制作铜镜的结果

七、讨论

1.斐林试剂与醛类反应时，会产生红色的氧化亚铜沉淀，可以用来检验醛类化合物，和有醛基的葡萄糖。若有还原性较强一点的醛类，如甲醛、乙二醛等，在较高一点的温度下进行反应，有机会产生铜镜。甲醛在常温下是气体，沸点 -19.5℃，易溶于水，常配成37%的水溶液使用，就是防腐用的福马林。甲醛气味难闻而刺鼻，对皮肤及黏膜有刺激作用，接触甲醛可能会使皮肤出现过敏现象，严重者甚

至会导致肝炎、肺炎及肾脏损害，还有致癌的可能性。乙二醛熔点15℃，沸点51℃，常配成40%的水溶液贩售使用，没有甚麼气味，也没有什么明显得毒性。

2.斐林试剂与乙二醛水溶液反应，可以产生铜，但所生成的铜并不易附在容器壁上，难以生成铜镜。

3.要让铜附着于容器壁上，须先彻底的清洗容器，使用前再以硝酸银先润洗容器。润洗后的容器可以让铜附着的原因，可能是在润洗过后，有少量的硝酸银溶液残留在容器壁上，与乙二醛溶液接触时，有极少量的银还原，帮助后续的铜离子在其上还原附著。

4.润洗用的硝酸银溶液，若浓度太高，则润洗后会有过多黑色颗粒残留，应该是极细小的银粒，这会使得铜膜有黑斑；而浓度较低时，铜膜十分明亮洁净，但附著不良，非常容易剥落。实验结果以0.040M~0.060M的硝酸银溶液润洗，效果最好。但不同的容器与润洗方式可能会导致残留的液膜份量不均，甚至厚薄不一，影响结果。

参考资料：

1. 叶名仓等 著，《高中选修化学》，第八章，南一书局，2008年

2. 物质安全资料表，序号：62，工研院工安卫中心。

3. http://www.77cn.com.cn/safe/safe/7143.html

4. Lucas Erickson and Adam Yock，Making the Best Copper Mirror，2003年。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/movi.html