问题：请问：铜变“银”,“银”变“金”实验的原理是怎样的？
类型：求助 (悬赏分:20分)
提问：icho630210
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版块：无机化学(mitang,lmybenny,wanghong,llscmary,abingchem,)
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时间：2004-10-30 16:50:01 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

有人利用中学实验室里的常见试剂做了一个小魔术：铜币变“银币”，“银币”变“金币”。魔术手法如下：取某银白色金属A的粉末，投入氢氧化钠溶液，加热，发生反应（Ⅰ）：A溶于氢氧化钠得到无色透明的溶液甲，同时放出氢气；把铜币投入热的溶液甲，片刻，发生反应（Ⅱ）：铜币变成“银币”；把“银币”从溶液甲中取出，用蒸馏水冲洗干净，并用细软的纸擦干，发给观众悦目；从观众手里取回“银币”，用坩埚夹夹住，在酒精灯火焰上加热，发生反应（Ⅲ）：“银币”变成了与金的色泽几乎完全一样的“金币”。
1．写出反应（I）的配平的化学方程式。用A代替金属的元素符号。A在空气中能长期保存，反应（I）使A原子失去2个电子。

2．设铜币含铜100%，写出反应（Ⅱ）。仍用A代替金属A的元素符号。

3．反应（Ⅲ）实质是反应（Ⅱ）生成的“银”附着在铜币表面约20个原子厚度，在加热时“银”和铜变成了合金。问“银”是什么？给出它的化学符号。“金”又是什么？给出它的通用名称。
4．以上反应（I）、（Ⅱ）可否用金属活动顺序来解释？为什么？

笔者对：Cu + ZnO22- =CuO22- + Zn（*）的正反应是否在指定的条件下自发呢?质疑！
实验：[注释：这个实验的可重复性：5组平行的测量；实验条件是就是常压加热(按试题所述做的)；铜片放置：垂直、平方、倾斜等均尝试过，无影响实验的进度；所用的铜片、锌片经过表面处理了,去除表面氧化层了,锌粉新买的和陈放的均试过，效果无差别,为了节省篇幅,只写其中一组！]

1.材料：化学纯(CP)：铜片、锌片、锌粉、NaOH(s)、CuSO4(s)、ZnSO4(s)、NaCl(s)；一次蒸馏水；硫化钠溶液(自制)；坩埚钳；小烧杯；盐桥；灵敏电流计；酒精灯等。

2.方法：先是制备四羟锌酸根离子:称取16.0gNaOH(s)溶于50.0ml蒸馏水中，另称取6.5gZn粉入其中煮沸40min使之溶解在其中（由于锌粉很难预期的反应完全，只有部分溶，且解锌粉逐渐结成松散絮团！这与文献上描叙有出入！冷却、静置、倾倒,得上层清液！）待用！
(1).铜片只与Na2ZnO2溶液（无过量的锌粉存在时）长时间加热煮沸(15min)都无银白色出现,滴加Na2S（aq）出现极少量的白色（微带黑）的沉淀，原因应该就是Cu在OH-（NaOH是过量的）存在的情况下的腐蚀；

(2).加入少许的锌粉入(1)所述Na2ZnO2溶液中，且锌粉不附着铜片上(用坩埚嵌上下移动铜片,使银锌粉不能附在铜片上,这时在沸水里的锌粉是上下翻腾的)，长时间煮沸(10min)亦不见反应的进行(即无银白色出现)；

(3).配置NaCl（浓）加入Zn粉末！（原电池）再与Cu丝（经打磨）共热，无银白出现。
那么银白是什么物质是Zn? 氧化膜？

(4).操作同(2),但是使铜片与锌粉接触[铜与锌片一接触(2s)即可看到铜片表面有大量的气泡产生！]，继续加热煮沸，则过一段时间(3min)发现有题目所述的现象（铜变“银”）出现(银白色！)；

(5).将(4)反应剩余的溶液冷却、静置、倾倒，得无色透明的溶液；滴加Na2S出现极少量的棕色（略带黑）的沉淀，原因同样是Cu在OH-（NaOH是过量的）存在的情况下的腐蚀。

（6）.用ZnSO4（aq）与NaOH(aq)反应制得较浓的Na2ZnO2(aq)再与铜片共热(15min)，无现象后，重复（2）、（4）的操作，仍得到上述的实验现象；

（7）.用ZnSO4(aq)和CuSO4(aq)分别与NaOH(aq)反应制得Zn(OH)42-(aq)和Cu(OH)42-（aq）再做成电极对——原电池，用灵敏电流计检验之！结果有如下的原电池：（-）Zn（s）|Zn(OH)42-(c1)，OH-（c2）||Cu(OH)42-（c3），OH-（c4）|Cu(s)(+)；

（8）.把锌片插入Cu(OH)42-溶液中片刻(6s),即可观察到：锌片上有铜可观析出,长时间(10min)也未看到有气泡产生。

3．说明的问题：由（1）可说明（*）反应不能进行；由（2），（3）,(4)说明发生的是Zn(s)与H2O、ZnO22-之间的反应，且是Cu、Zn之间形成Cu—Zn原电池的反应；由（5）可进一步证明（*）的不成立！[若反应则生成CuO22-有色(即使是很稀溶液也有色)，加入Na2S会有黑色出现]；根据能斯特方程式，笔者怀疑（*）反应在加热下用一定浓度的反应物时（*）能向右进行，而我所用的ZnO22-的浓度不够所以进行（6）的实验，结果仍不能向右进行；笔者试想（*）的正反应不能自发那逆反应怎样呢？就尝试着进行(7)、（8），实验结果说明其逆反应自发！
4．结论与讨论：在题目所述的条件下反应(*)不能进行[（1）、(3)、（6）实验证明之！]；改进后的实验[即：(4)]有明显实验现象！但不是题目的答案所解释的那种原理；（7）、（8）证明题述的反应（*）的逆反应是自发的。那么正确的反应原理应该是怎样的呢？由以上实验不难看出：应该是原电池（Cu与Zn接触所形成的原电池！）原理！不过也不是简单的原电池，因为原电池是阳极溶解，阴极释放电子,为何锌又在铜表面得到电子而析出，这是一个电解的过程!一边是锌的溶解，一边是锌的析出。如果在一个平衡态下发生此反应，就成了永动机。所以，我设想应该有一个不平衡的变量在作怪：可能是浓差电池或温差电池，并且更倾向于后者！看来这是个很复杂的问题，用活动性解释显然文不对题，因为这根本不是什么置换反应……操作时Cu丝与多余的Zn粉接触时能形成原电池，但无法解释整个过程。

哪位高手能指教呢？

回复人：singer,▲ () 时间：2006-04-01 15:49:59 编辑	1楼
第一步：锌粉和氢氧化钠通电，发生反应，放出氢气由于锌的氢氧化物是两性的，所以溶液是无色的。第二步：铜和锌化物发生一置换反应第三步：铜锌合金是金色的

回复人：icho630210,▲ (化学的学生，共同学习，共同进步！联系我http://icho63021044.anyp.cn/) 时间：2004-11-01 18:44:49 编辑	2楼
没人知道吗？

回复人：al,▲ (夫兵者不祥之器物或恶之故有道者不处) 时间：2004-11-01 21:06:38 编辑	3楼
你把你的实验步骤列出来。就只列成功了的那一次。我们没有明白你到底是怎么做的。

回复人：icho630210,▲ (化学的学生，共同学习，共同进步！联系我http://icho63021044.anyp.cn/) 时间：2004-11-03 15:59:14 编辑	4楼
都是成功的其他也如此！

回复人：al,▲ (夫兵者不祥之器物或恶之故有道者不处) 时间：2004-11-03 23:01:29 编辑	5楼
你把你重复出来的铜变“银”,“银”变“金”实验过程写出来，包括所用的量。

回复人：fjw12345,▲ (寒石家族之＂春＂) 时间：2004-11-04 12:58:35 编辑	6楼
我认为其中用到了原电池原理和合金的性质。因为Cu-Zn合金是金色的，首先，用Zn置换出部分的铜，加热生成稳定的合金。ZnO，Zn(OH)2都是两性化合物。

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