理常028:银淀反应

本班的化学老师终于决定效仿汤老师,策划一期有意思的化学演示实验。

上课铃响了,化学老师仍然坐在办公室里不动,他刷新了一下主界面,屏幕上显示已获取监控权限,按钮从灰色变为可操作状态。他熟练地打开监控,录像设定为最高码率,按下录制按钮。教室里,课代表在解释老师迟到的理由。看见右上角的红色圆点开始闪烁时,他满意地提起药品篮去上课了。

没有灯光师,没有摄影师,也没有挤满教室的陌生的观众,就像日常上课一样。

化学老师开始了他的表演。

他拿了一个两百五十毫升的大烧杯,倒入了一点点氟化银溶液。氟化银溶液是如此地少,只覆蓋了烧杯底部的薄薄一层,以至于同学们从第一步就开始猜测这次演示实验的经费不足。

然后他拿出同学们熟悉的氢氧化钠溶液,很小心地往烧杯里倒了一点,氢氧化银沉淀旋风般生成在烧杯底部的一薄层空间中,又迅速转化为暗褐色的氧化银。

本班化学老师没有汤老师那样积累多年的包括近焦摄像头在内齐全的设备,他只能端著烧杯在教室里走一圈,让同学们近距离观察沉淀的性状。这是一个很耗时间的操作,古往今来,讲课速度很快的老师通常都是这样消耗掉多余的时间,而不是把它们还给体育老师。

一圈走完,又回到白板前亲自写下化学反应方程式并亲自配平。

然后他拿出同样常用的试剂稀硝酸,向烧杯里倒了一点,摇晃几下,又倒了一点。毫无疑问,氧化银沉淀溶解了,变成了汤老师的硝酸银。

又一行化学方程式添加到了白板上。

如果以为这节课的流程是不断重复加一种不同的溶液,然后写一个新的化学方程式,那就大错特错了。经历了一个沉淀产生和溶解的循环之后,化学老师提出了有奖竞猜的题目:不使用氧化还原反应,这样的沉淀和溶解循环能够重复多少次?

奖品是化学老师自制的五水硫酸铜结晶。

显然再让硝酸银沉淀是很容易的。化学老师加入了一点氯化钠溶液,烧杯中的液体变成了乳白色,不用说,大家都知道是氯化银沉淀。

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

没有人动笔。当然不会有人这么傻。就像数有机物同分异构体数目,或者其他任何东西的选择题,ABCD四个选项是四个递增的数字,那么正确答案通常在C,B次之,D再次之,最小的A基本上没有可能被选中。

毕竟,同学们也基本上知道,让氯化银沉淀溶解还是很容易的:化学老师拿出氨水倒入烧杯中,经过几下搅拌后,烧杯中的液体又变清澈了。

氢氧化二氨合银。已经不是什么稀奇的东西了。

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

没有人交小纸条。感觉总会有办法让氢氧化二氨合银沉淀,如果别的方法都行不通的话,至少还有汤老师的银镜反应。

“我说的最后一步反应,仅限于非氧化还原反应。”

也就是说,这次演示实验的前半部分是非氧化还原反应,后半部分才出现氧化还原反应,而两者的交接点,就是有奖竞猜的答案。

有一个同学交出了纸条。

化学老师满意地收过纸条放在讲桌上,然后在提来的药品篮里找出溴化钾溶液,倒进了烧杯。此时烧杯中已经装了一半左右的液体,浅黄色的溴化银沉淀再一次让它变得浑浊。

反应方程式照例写到了黑板上,然后照例是:

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

又只有一个同学交出了纸条。这一决定还是在考虑到要竭力避免经验并不丰富的化学老师下一步反应失败,无法像理论所描述的那样完美地将溴化银溶解,最后一份奖品都送不出去的尴尬情况下做出的。

同学们开始讨论作弊的方法。有同学从烧杯的液位判断最后一步反应将在两轮之后到来,有同学从写反应方程式的白板上剩余的区域大小判断最后一步反应将在三轮之后到来,还有同学从药品篮中尚未使用但看不清标签的的试剂瓶数量,或者这节课剩余的时间做出判断。

接下来使用的试剂是硫代硫酸钠溶液。刚刚战胜了二氨合银离子的溴化银,转眼就被更厉害的配体硫代硫酸根夺去了银。二硫代硫酸根合银酸钠,溶解成功。

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

有十几个同学认为应该到此为止了,交出了小纸条。

陆佳写好了小纸条,但不能下定决心,便扭过头向陈雅思寻求意见。陈雅思不动如山:“别急,碘化银还没有出场。”

准确的预言。窗外刚才还明亮的天空突然阴沉下来,化学老师将已经装满三分之二的烧杯中的溶液倒去一点,然后拿出碘化钾溶液,这个第五周期的卤素阴离子长驱直入,将银离子又拖入了沉淀的深渊。

化学方程式填满了白板的最后一行,碘化银的右侧画了一个大大的向下箭头,一切沉淀和溶解的反复应该都结束了吧。

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

又有十几个同学纷纷交出小纸条。

陆佳又找陈雅思帮忙。陈雅思解释道:“如果有氰化钾的话,应该能把碘化银溶解,但他估计不会带那么危险的物质来。”

毕竟是致死量一百毫克,气味为苦杏仁,抑制细胞色素氧化酶,阻断呼吸电子传递链的大名鼎鼎的氰化钾。陆佳表示理解,并且示意陈雅思不用再进一步解释了。

化学老师已经放下了烧杯,准备打开投影仪。现在交小纸条的话,会不会太晚了?陆佳急了,冲上去把纸条放在讲桌上,化学老师笑着接受了。

居然赶上了。她松了一口气。

化学老师打开他的视频文件夹,然后点开其中仅有的一个视频文件:“下一步反应要用到的物质比较危险,我们没有弄到,所以我们放视频。”

化学老师问的是“沉淀和溶解循环能够重复多少次”,而不是“他能将沉淀和溶解循环重复多少次”,所以播放视频来取代现场演示是允许的。陆佳长叹:“我怎么没有想到这一层!”

视频里果然是用氰化钾溶液溶解碘化银沉淀。生成的配合物是二氰合银酸钠。当溶液又一次变得清澈,长长的反应方程式出现在屏幕中央时,化学老师按下了暂停,夏小天看了看进度条,已经快要走完了。

“认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

这个视频后面的进度条显然已经不可能放下另一个反应,而化学老师又只准备了这一个视频,种种证据表明,这就是最后一步反应。夏小天果断地跟着这一波的十几位同学交出了小纸条。

陈雅思仍然稳坐如山。当化学老师再一次拿起烧杯时,从药品篮里面找出硫化钠溶液时,除了陈雅思之外的几乎所有同学都惊掉了下巴。

下一步反应的目标是硫化银。但跟前面的几次不同,它不是在二氰合银酸根这个配离子的溶液的基础上进行的;这次要把烧杯里的碘化银沉淀直接转化为硫化银沉淀。

手动搅拌了几十秒后,黑色的硫化银逐渐盖过了亮黄色的碘化银,沉淀转化成功了。

白板上已经没有地方写反应方程式了,化学老师也没时间擦,于是这一步反应就什么都没写。

“如果是在视频里二氰合银酸钠的基础上,硫化银沉淀一样是可以生成的。认为这就是最后一步反应的,用小纸条写上自己的名字交上来。”

此时剩下的已经没几位同学了。陈雅思终于交出了自己的纸条。

化学老师满意地点点头,又将烧杯里的黑色浑浊液体倒掉一些,然后趁同学们不注意,从药品篮里拿出一瓶试剂,没有向同学们展示标签,打开瓶塞就向烧杯里倒,黑色沉淀很快就消失了。

怎么可能?硫化银难道不是溶度积最小……

这次轮到陈雅思怀疑人生了。

但是化学老师马上笑着解释:“嗯,只是洗一洗烧杯罢了。用的是稀硝酸。因为是第二次出场,就不向同学们展示它的标签了。有奖竞猜问的是不使用氧化还原反应,能够进行几轮沉淀和溶解循环,这一步中硝酸将硫离子氧化了,所以当然不算了。”

由于猜对的同学仅有五位,比化学老师预想的少很多,雅思得到了足足四粒精美的五水硫酸铜结晶。

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