归纳与整理教学目标

利用手持技术探究银氨溶液的配制

合肥七中 李蓓蓓

一、实验教学目标：

1、知识与技能

（1）掌握银氨溶液配制（人教版选修五）；

（2）了解银氨溶液配制过程中物质的转化及与量的关系；

（3）掌握基本的实验操作技能。

2、过程与方法

（1）利用手持技术的pH传感器绘制曲线，并对曲线变化趋势及对应的量的关系进行分析；

（2）通过曲线分析，呈现出反应的微观过程。

3、情感态度价值观

（1）通过本实验教学，了解化学实验在化学研究中的作用；

（2）体会用实验方法探究理论知识的过程，提高发现、分析、解决问题的能力。

二、实验教学方法：

将“实验探究法”和“四重表征分析法”结合起来。

三、实验改进要点及原理

1、

实验改进要点

（1）利用手持技术pH传感器跟踪银氨溶液的配制过程，得到pH曲线

（2）结合实验现象对pH曲线进行分析，呈现出该反应的微观过程，并探讨与量的关系。

2、实验原理

银氨溶液的配制过程：向硝酸银溶液中滴加氨水。首先生成Ag2O沉淀，继续滴加氨水，Ag2O沉淀与氨水反应生成银氨溶液。硝酸银溶液是酸性溶液而银氨溶液是碱性溶液，反应过程中溶液的pH也会逐渐发生变化。因此本次实验利用手持技术来检测银氨溶液配制过程中溶液的pH值变化，并绘制pH曲线。

四、实验教学过程

1、实验前讲解

在实验教学过程中，先让学生用传统的方式配制银氨溶液，教师在科学的创设情境：

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银氨溶液配制过程中观察到了哪些实验现象？如果重新配制银氨溶液氨水的用量是多少？

提示学生观察烧杯中的实验现象以及电脑上的实时曲线，注意曲线变化趋势（尤其是拐点）与烧杯中实验现象的对应关系。

2、实验仪器和药品

（1）

实验仪器

计算机、数据采集器、pH传感器、计算机及其相配套的软件、磁力搅拌器、搅拌磁子、烧杯、量筒、容量瓶等。

（2）

实验药品

硝酸银溶液（0.1 mol/L）、氨水(2 mol/L) 3、实验步骤

(1)配制0.1 mol/L硝酸银溶液和2 mol/L氨水。

(2)将磁力搅拌器、pH传感器、恒压滴液漏斗、数据采集器和计算机按图1组装好。

图1 实验装置图

（3）取25 mL 0.1 mol/L的硝酸银溶液加入到50mL的烧杯中，加入磁子。

（4）向恒压滴液漏斗中加入10 mL氨水。

（5）待pH值读数稳定后开始计时，约35 s后开始通过恒压滴液漏斗滴加氨水并开启磁力搅拌器，氨水滴加速度约为每秒一滴。

（6）观察pH值曲线的变化，并通过恒压滴液漏斗刻度读取pH值曲线出现拐点时滴加的氨水的体积。

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（7）整理数据。

4、实验结果及数据分析

（1）pH值曲线分析

实验所得的pH值曲线如图2所示。横坐标为滴加时间，纵坐标为溶液的pH。从B点开始滴加氨水，且为匀速滴加。

图2 氨水滴加到硝酸银溶液所得到的pH曲线

曲线的两个重要信息分别是曲线的变化趋势以及曲线中的拐点。一种变化趋势往往意味着一个反应正在不断进行，而拐点则往往意味着不同反应过程的变化或是不同反应阶段的转折，本实验得出的pH值曲线具有4个点A、B、C、D。

首先引导学生将曲线拐点以及曲线的变化趋势与观察到的实验现象结合起来。A点是计时开始的点；AB段：没有氨水的的滴加；B点是开始滴加氨水的点； BC段：溶液中的沉淀不断增多；CD段：溶液中的沉淀逐渐减少，直至D点恰好消失，溶液在D点重新变为无色透明。

接下来，引导学生将实验现象与pH曲线结合起来，思考在曲线的各个阶段溶液中的主要粒子是如何变化的。AB段：没有滴加氨水，溶液中为Ag+和NO3-，且二者的物质的量均不变。从B点开始滴加氨水，BC段：溶液的pH逐渐增大，说明溶液中的Ag+逐渐减少，NH4+逐渐增多；产生的沉淀逐渐增多，说明生成的Ag2O逐渐增多，Ag+逐渐转化为Ag2O沉淀。CD段：沉淀逐渐减少，说明Ag2O在不断的反应并生成了可溶性粒子Ag(NH3)2+，因此，此时溶液中的Ag(NH3)2+正在逐渐增多；溶液的pH继续增大，说明溶液中OH-在逐渐增多。

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在明确了曲线变化趋势与微观粒子的变化关系之后，引导学生思考并写出相应的反应方程式。BC段为硝酸银与氨水反应生成沉淀，CD段为Ag2O与氨水反应生成Ag(NH3)2OH，反应方程式分布如下所示。

2AgNO3+2NH3

▪H2O = Ag2O↓+2NH4NO3+H2O Ag2O+4NH3

▪H2O = 2Ag(NH3)2OH+3H2O 接下来开始分析实验中氨水的用量。让学生根据上述两个反应方程式计算恰好反应时（即D点沉淀恰好消失时）氨水的用量。可知，理论上消耗的氨水的物质的量应该为初始时硝酸银物质的量的三倍。但是，实验结果表明，在D点，沉淀恰好消失时，消耗的氨水的物质的量约为初始时硝酸银物质的量的四倍。

氨水的实际用量比根据反应方程式计算得到的理论用量要大，这是反应的滞后性导致的还是反应本身的问题？老师要求学生思考如何设计实验验证上述问题。学生分组讨论后，认为可以按n(AgNO3): n(NH3

▪H2O) = 1:3的量来滴加氨水，并等待足够长的时间，观察沉淀是否会消失以及溶液pH会如何变化。

按学生的设计开展对照实验，按n(AgNO3): n(NH3

▪H2O) = 1:3的量滴加氨水，并反应足够长时间，得到的pH值曲线图如图3所示。

图3氨水滴加到硝酸银溶液所得到的pH曲线（n(AgNO3): n(NH3

▪H2O) = 1:3）

学生分组讨论，分析对照实验结果。按n(AgNO3): n(NH3

▪H2O) = 1:3的理论用量滴加完氨水后，溶液的pH有略微上升，继而保持不变，沉淀未完全消失，且剩余的沉淀在后续过程中没有减少。综合以上结果，可以得出结论，溶液的pH在氨水滴加完之后有略微上升，说明反应略微有滞后，但是沉淀未能完全溶解，且pH未能继续上升，说明氨水的实际用量大于理论用量是反应本身的原因，而反应滞后的影响可以忽略不计。

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通过对照实验验证了氨水的实际用量大于理论用量是反应本身的原因之后，老师引导学生思考其原因。这一现象与Ag(NH3)2+的电离有关。Ag(NH3)2+会电离为Ag+和NH3，银氨溶液为碱性，而Ag+在碱性条件下会生成Ag2O沉淀。因此为了避免上述反应的发生，需要体系中存在过量NH3的来抑制的Ag(NH3)2+电离。具体的离子反应方程式如下。

Ag(NH3)2+ ⇌

Ag++2NH3

Ag++OH-

⇌

AgOH↓

2AgOH=Ag2O↓+H2O 本次实验的一个发现是明确了银氨溶液配制过程中氨水的实际用量约为初始硝酸银物质的量的4倍，大于理论值（3倍）。那么，按n(AgNO3): n(NH3

▪H2O)

= 1:4和n(AgNO3): n(NH

▪HO) = 1:3配制的银氨溶液来做后续的银镜反应，二者的实验效果会有差别吗？32为了回答这个问题，老师向学生展示对比实验的结果，如图4所示。实验a， n(AgNO3): n(NH

▪HO) = 1:4；实验b，n(AgNO): n(NH

▪HO) = 1:3。结果表明，按n(AgNO): n(NH

3233233▪H2O) = 1:4配制的银氨溶液其银镜反应效果更好。

图4 按两种比例配制的银氨溶液及其银镜反应

五、实验教学反思

1、

实验总结

本次实验，利用手持技术绘制了银氨溶液制备过程的pH值曲线，结合实验现象与pH曲线，对反应过程进行了微观分析；探讨了银氨溶液配制中氨水用量的问题，设计对5

照实验对此进行验证，并进行了理论解释。

2、

教学反思

与传统实验方法相比，手持技术提供了一种实时、直观呈现的实验数据的方法，是对传统实验方法的一个很好的补充和创新。将传统实验方法与手持技术相融合可以让学生从新的角度来理解传统实验，加深学生对知识点的掌握。另外，对手持技术所绘制曲线的分析还可以训练学生对曲线的分析、推理能力。

在传统实验中引入新的技术还可以加深学生对实验的兴趣，启发学生思考实验与理论知识之间的联系，让学生初步了解如何用实验方法探究理论问题，用理论知识解释实验现象。

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