疑義ＮＯ_２溶于水的主反應

文章編號：1005－6629(2008)07－0071－02 中圖分類號：G632.479 文獻標識碼：B

1回顧兩個不真實的練習題

只要有過幾年高中化學教學經歷的教師，一定不陌生NO2溶于水在通常條件下所發生的主反應是

3NO2+H2O 2HNO3+NO

如果有誰對此表示懷疑，以下兩道練習題和它所提供的答案，那可是有書為證的權威性結論。

練習題1: 用大量筒收集一筒二氧化氮氣體，倒扣在盛水的水槽中，一會兒看到量筒里紅棕色氣體消失，量筒里水面上升到量筒容積的2/3……[1]

練習題2: 把10mL一氧化氮和二氧化氮的混合氣體通入倒立在水槽的盛水的量筒里，片刻以后，量筒里留下5mL氣體。計算通入的混合氣體里，一氧化氮和二氧化氮各幾毫升 (答案NO：2.5mL， NO2：7.5mL)[2]。

這是自上世紀80年代至今的高中化學教科書、教學參考書的兩道基礎練習題，也是不少高考化學命題的依據，更是編寫各種化學教輔資料的素材。從這個角度講，NO2溶于水，水位上升的高度，是盛放NO2容積的2/3，早已成為一個有根有據，毋庸置議的事實。但是我們要說，實驗證明這兩道練習題提供的結果不真實—NO2溶于水不僅要生成HNO3，還要生成HNO2；水位上升的高度，不是盛放NO2容器(量筒)體積的2/3，而是遠遠大于2/3。

2 一個小實驗還原了事實的真相

取一個大試管(30mL~ 40mL)，放進兩塊Cu片，注入1mL濃HNO3(僅占試管體積的幾十分之一)，反應迅即發生，生成大量紅棕色NO2氣體。待氣體逐漸充滿至試管口時，迅即把試管倒扣在盛水的燒杯中。僅在1min之后就會發現，試管內水位上升的高度是試管容積的十分之八、九，甚至更多。

3 對NO2溶于水，水位變化實驗的幾點解讀

3.1通常情況下沒有純凈的NO2

大家知道，NO2在通常情況下很容易發生聚合反應生成N2O4。NO2和N2O4的共存溫度是在-9℃~ 140℃之間。所以通常情況下，只有NO2和N2O4的混合物，而沒有純凈的NO2。

2NO2 N2O4

(紅棕色)熱(無色)

例如，-9℃時，NO2占0.7%，140℃時，NO2≈99%，而在室溫時(21℃) NO2僅占15%，其余是N2O4[3]可見，通常情況下NO2 中，N2O4的量比NO2要多得多。

3.2通常說NO2與H2O反應，如果不是在較高溫度下實際主要是N2O4與H2O反應

3N2O4+2H2O4HNO3+2NO

3NO2+H2O 2HNO3+NO

前者，氣體體積減少了1/3，水位上升的高度是試管體積的1/3；后者，氣體體積減少了2/3，水位上升的高度該是試管體積的2/3。所以， 把 NO2（N2O4）溶于水，水位上升的高度，理論上應是試管體積(高度)2/3~1/3之間。

3.3充滿NO2（N2O4）試管內的水位，何以上升到遠高于試管體積的2/3呢?

原來NO2溶于水，除了發生生成HNO3和NO的反應以外，NO2還會與生成的NO發生如下的后繼反應生成HNO2。

NO2+NO+H2O=2HNO2

如果把NO2（N2O4）溶于水歧化生成HNO3和HNO2 的兩式合并可得

2NO2+H2O=HNO3+HNO2

或N2O4+2H2O=2HNO3+2HNO2

把充滿NO2（N2O4）氣體的試管倒扣在水中，水位竟會升高到試管體積的十分之八、九，甚至更多的事實說明，通常情況下NO2（N2O4）和H2O所發生的主反應是生成HNO3和HNO2，而不是生成HNO3和NO。

3.4把KI溶液滴入稀HNO3中，沒有任何現象發生，如果把KI溶液滴入NO2的水溶液中，溶液定立即析出呈棕黃色I2，這表明NO2的水溶液中不僅有HNO3，還有比HNO3氧化性更強的HNO2

3.5工業上生產HNO3，是用45℃~50℃的水吸收NO2。這遠不是通常的室溫(20℃)條件。工業上生產HNO3的化學表達式可以是3NO2+H2O=2 HNO3+NO，而實驗室NO2用水吸收，則應用如下表達式2NO2+H2O=HNO3+HNO2。否則，我們自己提供的實驗事實和實驗現象將無法得到合理解釋。

4 兩點思考

第一，鑒于長時期把NO2溶于水所發生的主反應視為是生成HNO3和NO，而且在中學化學教科書中早已得到了普及，在各種化學教輔讀物中得到了推廣，而且在多年的高考應試中得到了強化。人們似乎沒有理由可以去懷疑它，于是它就成為“真理”在我們的教學中凝固了下來。筆者想說，即使有人冒著風險敢于把問題提出來，也很難引起權威部門的重視，群眾更沒有膽量去改變這種現實。因為我們國人有相信權威、相信大綱、相信教材完美的文化傳統，一句話盡信書可以風平浪靜。但是筆者想說，我們不可以無視權威、大綱和教科書，但更不可以無視鐵的事實。

第二，現在總算把問題提出來了，我們一方面希望權威部門重視，更希望我們的教學同行重視。這里，把生產實際與實驗實際結合起來，既可以教得靈活，又可以學得靈活。我們對學生的能力培養的期望，完全可以孕育在這種理論聯系實際的過程中。

參考文獻:

[1]高中化學.上冊(乙種本) ，人民教育出版社[S].1984:146.

[2]高中化學.第二冊.人民教育出版社[S].1984:59.

[3]北京師范大學等校編.無機化學.下冊第四版[M]. 北京：高等教育出版社.2003:527.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”