NO與NO2相互轉化裝置的改進

陳　云　經江紅　張萍萍（揚州市新華中學　江蘇揚州　225009）

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NO與NO2相互轉化裝置的改進

陳云經江紅張萍萍
（揚州市新華中學江蘇揚州225009）

摘要：氮氧化物的產生與轉化是中學化學的重要內容，經探索對一氧化氮、二氧化氮的性質實驗裝置進行了改進和創新。利用單連球與氣球并結合分液漏斗儀器特點將NO與NO2之間轉化在一個密閉體系中進行，實驗改進后，現象明顯，可用于教師課堂教學時多次使用，實用性強，且安全可靠，符合環保原則。

關鍵詞：一氧化氮；二氧化氮；分液漏斗；單連球；氣球

一、問題的提出

一氧化氮與二氧化氮的性質是蘇教版高中化學教材必修1專題4第二單元第一節內容，其中這兩個物質之間的轉化原理是：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O =2HNO3+NO。通常我校教師在本課時講授時是直接先講解知識點，然后在講解硝酸的氧化性時一并帶進去講解，如在講解硝酸與銅的反應時再結合NO與NO2之間的轉化。使用比較普遍的是將Cu與HNO3在注射器中反應［1］，污染小，現象較明顯。不少教師也設計了不少改進方法或裝置［2］，但是主要針對的是銅與硝酸的反應。但是就我校實際情況及其蘇教版課程安排來看，要先講氮氧化物的產生與轉化，就需要考慮如何將這個課時講授得生動且效果好［3］。本實驗儀器改進過程中經歷了幾個階段，在教師授課中也做了嘗試，最終找到了適合課堂教學的一個簡易裝置。

二、實驗儀器改進過程與問題解決

1.大試管的運用

利用Cu與HNO3反應，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。可準備多個作為教師演示實驗。

圖1

教師課上演示時，將橡皮塞拿下來，大試管中NO接觸空氣，無色氣體瞬間變成紅棕色，NO轉化為NO2。塞上橡皮塞，振蕩，大試管中氣體由紅棕色變成無色。

這個裝置簡單易操作，得到教師普遍認同，但是也存在著幾個不足：

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

（2）若不檢驗HNO3，該裝置可以重復使用，但是由于NO2與水反應后試管內壓強減小，在打開橡皮塞時較為吃力。

2.分液漏斗的運用

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。可準備多個作為教師演示實驗。

圖2

旋開旋塞，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色。

這個裝置解決了大試管使用時由于壓強原因難以拔掉橡皮塞的問題，簡單易操作，有效減少了氣體的逸出。若不檢驗HNO3可以多次使用。

但是旋開旋塞時，分液漏斗內壓強降低，空氣進入，會造成氣體對流，一部分氮氧化物逸出，若檢驗HNO3，將液體放出，必然要拿掉玻璃塞，這兩個操作都對大氣造成污染。

三、問題解決分析

NO和NO2都是有毒氣體，在其相互轉化過程中必須減少或避免逸出。實驗過程中不僅只有這兩種物質，另一種物質HNO3的檢驗也要考慮進去。教學結束后必須對氣體進行尾氣處理。

四、實驗改進

（1）實驗用品

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）實驗步驟和現象

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。可準備多個作為教師演示實驗。

圖3

旋開旋塞，輕輕捏擠單連球，分液漏斗中NO接觸空氣，無色氣體瞬間變成紅棕色，NO轉化為NO2。旋好旋塞，振蕩，大試管中氣體由紅棕色變成無色。反復操作幾次。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，將反應后的溶液放出，向其中滴加硫酸亞鐵溶液，溶液呈黃色則說明反應后溶液是稀HNO3。

（3）氣體處理

對于本實驗儀器中殘留的氮氧化物，待所有教師使用過后，回收到實驗室，統一處理。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、優點評價

本套實驗儀器主要利用單連球可以向分液漏斗中鼓入空氣，且裝置內氣體不會逸出的特點進行改進。同時利用氣球，分液漏斗中的氣體不會逸出，有效避免了對大氣污染。結合分液漏斗的儀器特點取出HNO3，有效實現了NO與NO2之間轉化過程的分析。該裝置收集氣體后由于要檢驗HNO3，因此可以使用2-3次，若不檢驗HNO3，則可以多次使用，現象也很明顯。

參考文獻

［1］潘祥泰.NO的制備和性質實驗的改進與創新［J］.化學教學，2014，2：44-45

［2］岳云華.二氧化氮與水的循環吸收反應實驗設計［J］.教學儀器與實驗，2009，5：15-16

［3］鞠霞.實驗“失敗”后的意外精彩—《二氧化氮和一氧化氮》教學設計和課堂實錄［J］.化學教與學，2014，3：56-57

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.036

文章編號：1008-0546（2016）03-0096-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B