2019年3月18日 星期一

點銅成銀和點銅成金反應式的歧異

中學化學示範實驗 網站中這個經典合金實驗,一直對他的反應式有所疑惑。
網站說明如下:
1. 本實驗係利用合金的不同比率造成顏色的不同來加深學生的印象,此外亦可用於固體與固體間的反應,氧化還原反應,冶金反應等方面之教材。
2. 本示範實驗所涉及的化學反應式為: (1)NaOH(aq) + Zn(s) → Na2ZnO2(aq) + H2(g)
(2)
Na2ZnO2(aq) + 2H2O(l) → Zn(s) + O2(g) + 2HO-(aq) + 2Na+(aq) 或
            2Zn2+(aq) + 2H2O(l) → 2Zn(s) + O2(g) + 4H+(aq)
(3)Zn(s) + Cu(s) → 黃銅/鋅銅合金
 
反應式(1),氫氧化鈉與鋅產生新的化合物 。
反應式(2),鋅離子被還原成金屬鋅而後附於銅幣(銅片)表面,本反應式一定要加熱才會發生,由非自發反應變成自發性反應,此時銅幣(銅片)表面的顏色為銀色,很像銀幣(銀片)。
反應式(3)必須加熱才能使鋅與銅能夠融化在一起,此很像銀幣(銀片)表面的合金比率改變,鋅比率變大,造成看起來像金幣(金片)。
3. 黃銅的成分為60~82%的銅與18~40%的鋅。


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上述的化學式,不知是否是鋅酸鈉的另一表示法,與另一網站rsc.org的反應式不同,其反英式如下。
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個人認為表面應該也有氧化銅被鋅還原,進而造成加熱後的鋅銅合金,且表面氧化鋅轉為透明。而上述反應,或許更像是一種可逆反應,是鋅與鋅酸鈉的動態平衡。
要驗證,或許需要先製造鋅酸鈉,然後再使其產生鋅來證明。

最後,此反應可用氯化鋅取代氫氧化鈉,或許代表是鋅離子與鋅金屬的動態平衡,而且這樣,可以避開刺鼻的高熱氫氧化鈉。