NO的制取實驗裝置改進

尤傳裕

摘 要：蘇教版《化學1 必修》專題四第2單元《生產生活中的含氮化合物》中制取NO的實驗，由于污染環境或有毒的原因，課堂演示實驗成了不可觸及的“雷區”，因此大多數教師只能通過講實驗方式或者是以視頻的形式播放來傳授給學生知識。但這些方式或形式都會給學生一種距離感，而利用套管實驗就可以解決這一困擾 本論文正是利用改進后的實驗裝置將化學實驗教學中實驗操作繁瑣，污染性強，演示性難的NO制取實驗進行改進，取得了滿意的效果。

關鍵詞：銅 硝酸 裝置改進 環保 卷頭銅絲 自制噴頭 安全 簡捷

引言

銅和濃硝酸的反應實驗是我市現行高中化學教材蘇教版《化學1必修》專題四第2單元中講述硝酸氧化性時的一個[觀察與思考]實驗，同時也是教學大綱要求學生必須掌握的實驗之一，教材上對此實驗是在試管中進行的，尾氣沒有處理（圖1）。

圖1 教材截圖

該套裝置進行了兩組實驗。其中的第二組，銅和稀硝酸反應生成NO，但是需要加入銅片或者硝酸，這樣就可能打開試管上的軟木塞，引起漏氣，或者加入稀硝酸導致藥品使用量較大。為了有效地減小對環境的污染和進一步提高本實驗的可操作性、可演示性。筆者設計了新的套管實驗裝置，對該實驗進行了改進，現報道如下。

一、改進實驗的目的

1.盡可能采用簡單的實驗裝置，用較少的實驗步驟和實驗藥品，在較短時間內取得較明顯的實驗結果，以突出重點，避免因裝置和操作過于復雜或反應緩慢而分散學生的注意力。

2.設計實驗方案必須考慮實驗過程安全，避免使用有毒物質和進行有危險性的實驗操作，盡量設計成綠色化實驗，防止引起人身傷害和造成環境污染

3.通過對該實驗的改進，使同學能夠更清晰地觀察NO的一些相關現象，從而更有效地掌握NO的有關性質。

二、實驗原理

3Cu + 8HNO3 = 3Cu （ NO3）2 + 2NO +4H2O

2NO+O2 =2NO2

3NO2 +H2O=2HNO3 +2NO

三、實驗用品

儀器： 鐵架臺 具支試管 水槽 針筒注射器 倒扣漏斗 自制噴頭

藥品： NaOH溶液、銅、硝酸、卷頭銅絲。

四、實驗步驟及現象

1.檢查裝置氣密性

（1）將裝置如圖2所示裝好，用針筒注入空氣，在燒杯中倒扣漏斗處出現氣泡。

（2）回抽針筒，放開，發現針筒反彈，驗證自制噴頭的氣密性。

2.銅與稀硝酸反應實驗

（1）將銅絲伸入實驗5.2留下的具支試管中，觀察實驗現象。（有無色氣體生成。）

（2）實驗現象明顯后，拔出銅絲。

（3）針筒中裝入空氣，按壓進入具支試管中，觀察實驗現象。（有紅棕色氣體生成。）

五、實驗結論

銅與稀硝酸反應生成NO;

六、實驗注意事項

1.裝置氣密性要好。確保氣體不泄漏。

2.氫氧化鈉濃度要大約15%，以確保有毒氣體充分被吸收。

3.卷頭銅絲處應涂上凡士林，增強潤滑性和氣密性。

七、實驗創新點

1.能將第一次反應剩余的濃HNO3與實驗過程中加入的水混合稀釋成稀硝酸，供銅與其進行第二次反應，很好的節省了藥品，并提高了藥品的利用率。

2.將銅片換成卷頭銅絲，使實驗操作更加靈活。簡化實驗操作，防止因添加藥品引起的氣體泄漏。

3.針筒與噴頭相結合，將水變為近霧態，與氣體反應，加快了反應速度，極大的節省了時間。

4.一個裝置進行兩個對照實驗，減少了器材的使用，使實驗簡明易懂。

八、補充說明

1.實驗嚴謹性探討

該實驗目的之一是為了證明銅與稀硝酸反應生成的是無色的一氧化氮。由于在除去NO2時會生成NO，會影響實驗嚴謹性。為將其影響減小到忽略范圍，便將其轉化為HNO3。

4 NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3

4 NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3

在實驗5.4中，銅和稀HNO3反應生成NO，瓶中NO的含量增加，此時再注入空氣，會生成大量NO2，顏色變深，便可證明銅與稀硝酸反應生成的是NO。與實驗5.2銅與濃硝酸反應生成NO2對比，便可看出不同溶度的HNO3氧化性的差異。

2.自制噴頭

實驗過程中，發現水與NO2反應時間過長、效果不佳，于是想到將水化為近霧態，以增加接觸面、加快反應速度。在一次偶然的機會中，發現醫用的輸液管上有一塑料套，將其與常見的筆芯護套鑲嵌在一起，也是很好的噴頭制作材料。經簡易加工組合，一個噴霧效果很好的噴頭就制作而成了。制作過程詳見附件一。

3.環保節能理念

該實驗體現了一個理念：環保節能。對藥品的充分利用，對尾氣的處理，以及噴頭的制作，都體現了這一點。除此之外，該實驗還注重一個效率問題，充分考慮課堂因素，盡量節約時間，簡化實驗器材。實驗過程中產生的有毒氣體可被氫氧化鈉吸收，保證實驗安全。