NO與NO2相互轉(zhuǎn)化裝置的改進(jìn)

陳　云　經(jīng)江紅　張萍萍（揚(yáng)州市新華中學(xué)　江蘇揚(yáng)州　225009）

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NO與NO2相互轉(zhuǎn)化裝置的改進(jìn)

陳云經(jīng)江紅張萍萍
（揚(yáng)州市新華中學(xué)江蘇揚(yáng)州225009）

摘要：氮氧化物的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容，經(jīng)探索對(duì)一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新。利用單連球與氣球并結(jié)合分液漏斗儀器特點(diǎn)將NO與NO2之間轉(zhuǎn)化在一個(gè)密閉體系中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，現(xiàn)象明顯，可用于教師課堂教學(xué)時(shí)多次使用，實(shí)用性強(qiáng)，且安全可靠，符合環(huán)保原則。

關(guān)鍵詞：一氧化氮；二氧化氮；分液漏斗；單連球；氣球

一、問(wèn)題的提出

一氧化氮與二氧化氮的性質(zhì)是蘇教版高中化學(xué)教材必修1專題4第二單元第一節(jié)內(nèi)容，其中這兩個(gè)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化原理是：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O =2HNO3+NO。通常我校教師在本課時(shí)講授時(shí)是直接先講解知識(shí)點(diǎn)，然后在講解硝酸的氧化性時(shí)一并帶進(jìn)去講解，如在講解硝酸與銅的反應(yīng)時(shí)再結(jié)合NO與NO2之間的轉(zhuǎn)化。使用比較普遍的是將Cu與HNO3在注射器中反應(yīng)［1］，污染小，現(xiàn)象較明顯。不少教師也設(shè)計(jì)了不少改進(jìn)方法或裝置［2］，但是主要針對(duì)的是銅與硝酸的反應(yīng)。但是就我校實(shí)際情況及其蘇教版課程安排來(lái)看，要先講氮氧化物的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化，就需要考慮如何將這個(gè)課時(shí)講授得生動(dòng)且效果好［3］。本實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)過(guò)程中經(jīng)歷了幾個(gè)階段，在教師授課中也做了嘗試，最終找到了適合課堂教學(xué)的一個(gè)簡(jiǎn)易裝置。

二、實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)過(guò)程與問(wèn)題解決

1.大試管的運(yùn)用

利用Cu與HNO3反應(yīng)，用排水法收集NO氣體，留少量水于大試管中，用橡皮塞塞好，如圖1?？蓽?zhǔn)備多個(gè)作為教師演示實(shí)驗(yàn)。

圖1

教師課上演示時(shí)，將橡皮塞拿下來(lái)，大試管中NO接觸空氣，無(wú)色氣體瞬間變成紅棕色，NO轉(zhuǎn)化為NO2。塞上橡皮塞，振蕩，大試管中氣體由紅棕色變成無(wú)色。

這個(gè)裝置簡(jiǎn)單易操作，得到教師普遍認(rèn)同，但是也存在著幾個(gè)不足：

（1）若要檢驗(yàn)HNO3，必然要拿掉橡皮塞，而拿掉橡皮塞的瞬間氣體必然會(huì)逸出，對(duì)大氣造成污染。

（2）若不檢驗(yàn)HNO3，該裝置可以重復(fù)使用，但是由于NO2與水反應(yīng)后試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，在打開(kāi)橡皮塞時(shí)較為吃力。

2.分液漏斗的運(yùn)用

將分液漏斗倒置，旋好旋塞，用排水法收集NO，留少量水于分液漏斗中，塞上玻璃塞，如圖2?？蓽?zhǔn)備多個(gè)作為教師演示實(shí)驗(yàn)。

圖2

旋開(kāi)旋塞，分液漏斗中NO接觸空氣，瞬間變成紅棕色，旋好旋塞，振蕩，大試管中氣體由紅棕色變成無(wú)色。

這個(gè)裝置解決了大試管使用時(shí)由于壓強(qiáng)原因難以拔掉橡皮塞的問(wèn)題，簡(jiǎn)單易操作，有效減少了氣體的逸出。若不檢驗(yàn)HNO3可以多次使用。

但是旋開(kāi)旋塞時(shí)，分液漏斗內(nèi)壓強(qiáng)降低，空氣進(jìn)入，會(huì)造成氣體對(duì)流，一部分氮氧化物逸出，若檢驗(yàn)HNO3，將液體放出，必然要拿掉玻璃塞，這兩個(gè)操作都對(duì)大氣造成污染。

三、問(wèn)題解決分析

NO和NO2都是有毒氣體，在其相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中必須減少或避免逸出。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不僅只有這兩種物質(zhì)，另一種物質(zhì)HNO3的檢驗(yàn)也要考慮進(jìn)去。教學(xué)結(jié)束后必須對(duì)氣體進(jìn)行尾氣處理。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

（1）實(shí)驗(yàn)用品

分液漏斗、單連球、銅片、稀硝酸（4mol/L）、蒸餾水、硫酸亞鐵溶液、NaOH溶液（6mol/L）。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象

將分液漏斗倒置，旋好旋塞，用排水法收集NO，留少量水于分液漏斗中，塞上玻璃塞，將單連球接到分液漏斗上，如圖3?？蓽?zhǔn)備多個(gè)作為教師演示實(shí)驗(yàn)。

圖3

旋開(kāi)旋塞，輕輕捏擠單連球，分液漏斗中NO接觸空氣，無(wú)色氣體瞬間變成紅棕色，NO轉(zhuǎn)化為NO2。旋好旋塞，振蕩，大試管中氣體由紅棕色變成無(wú)色。反復(fù)操作幾次。旋好旋塞，拔掉單連球，將氣球套在玻璃塞處。隔著氣球的橡皮拔掉玻璃塞，將反應(yīng)后的溶液放出，向其中滴加硫酸亞鐵溶液，溶液呈黃色則說(shuō)明反應(yīng)后溶液是稀HNO3。

（3）氣體處理

對(duì)于本實(shí)驗(yàn)儀器中殘留的氮氧化物，待所有教師使用過(guò)后，回收到實(shí)驗(yàn)室，統(tǒng)一處理。處理方式：帶上橡膠手套，將分液漏斗倒置，伸入NaOH溶液，拿掉玻璃塞，慢慢擠捏單連球，將氣體和液體注入NaOH溶液，吸收多余氣體。

四、優(yōu)點(diǎn)評(píng)價(jià)

本套實(shí)驗(yàn)儀器主要利用單連球可以向分液漏斗中鼓入空氣，且裝置內(nèi)氣體不會(huì)逸出的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)利用氣球，分液漏斗中的氣體不會(huì)逸出，有效避免了對(duì)大氣污染。結(jié)合分液漏斗的儀器特點(diǎn)取出HNO3，有效實(shí)現(xiàn)了NO與NO2之間轉(zhuǎn)化過(guò)程的分析。該裝置收集氣體后由于要檢驗(yàn)HNO3，因此可以使用2-3次，若不檢驗(yàn)HNO3，則可以多次使用，現(xiàn)象也很明顯。

參考文獻(xiàn)

［1］潘祥泰.NO的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新［J］.化學(xué)教學(xué)，2014，2：44-45

［2］岳云華.二氧化氮與水的循環(huán)吸收反應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2009，5：15-16

［3］鞠霞.實(shí)驗(yàn)“失敗”后的意外精彩—《二氧化氮和一氧化氮》教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂實(shí)錄［J］.化學(xué)教與學(xué)，2014，3：56-57

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.036

文章編號(hào)：1008-0546（2016）03-0096-02

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B