氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實驗設(shè)計

王柯欣 陳純

摘 要：本文在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生以氨氣的噴泉實驗為模型，進(jìn)行了氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實驗設(shè)計，實現(xiàn)了實驗的微量化、安全化和綠色化，充分培養(yǎng)了學(xué)生實驗探究與創(chuàng)新意識。通過有毒氣體NO2的吸收實驗，強化了學(xué)生的環(huán)保意識，增強了學(xué)生的社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：二氧化氮；一氧化氮；噴泉實驗

人教版高中化學(xué)必修一第四章中，有多種化合價的非金屬元素成為了考試的熱點。其中，以氮及其化合物為例，教材中涉及到了NH3、NO、NO2、HNO3、銨鹽等的制備、性質(zhì)檢驗及相互轉(zhuǎn)化，但由于物質(zhì)毒性較強，不利于學(xué)生健康，往往無法在課堂中實現(xiàn)，更很難讓學(xué)生參與到實驗探究過程中。本文在教師引導(dǎo)下，學(xué)生參考教材中氨氣噴泉實驗的基本操作，采用實驗室常見儀器對NO、NO2的制備、性質(zhì)檢驗及氣體之間的相互轉(zhuǎn)化進(jìn)行實驗設(shè)計和實驗探究。該探究過程既強化了學(xué)生對教材知識的掌握情況，又培養(yǎng)了學(xué)生實驗探究與創(chuàng)新意識，更讓學(xué)生了解有毒氣體的尾氣處理的必要性，增強了學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感。

一、 二氧化氮的制備、二氧化氮與一氧化氮的轉(zhuǎn)化

實驗裝置如圖1，檢查氣密性后，在裝置中分別放入對應(yīng)試劑。關(guān)閉K3，打開K1、K2，將銅絲伸入濃硝酸中，具支試管中產(chǎn)生大量紅棕色氣體。氣體經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入圓底燒瓶中，用向上排空氣法收集紅棕色氣體NO2。一段時間后，圓底燒瓶內(nèi)集滿NO2氣體后，氣體經(jīng)長導(dǎo)管進(jìn)入燒杯，將銅絲提起，使之離開液面，關(guān)閉K1，導(dǎo)管中液面不斷上升，液體進(jìn)入圓底燒瓶。當(dāng)燒瓶中液面上升至約三分之二處，液面不再發(fā)生變化，且燒瓶中紅棕色消失。關(guān)閉K2，打開K3，將少量氧氣通過注射器注入燒瓶中，無色氣體立即變?yōu)榧t棕色。關(guān)閉K3，打開K2，液面繼續(xù)上生，紅棕色氣體消失。反復(fù)幾次后，瓶內(nèi)充滿液體。用pH試紙檢驗燒瓶中液體，試紙顯紅色，說明溶液呈酸性。以上操作中經(jīng)歷以下反應(yīng)歷程：

二、 二氧化氮的噴泉實驗

實驗裝置如圖2，檢查氣密性后，在裝置中分別放入對應(yīng)試劑。打開K1、K2，將銅絲伸入濃硝酸中，具支試管中產(chǎn)生大量紅棕色氣體。氣體經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入圓底燒瓶中，用向上排空氣法收集紅棕色氣體NO2。一段時間后，圓底燒瓶內(nèi)集滿NO2氣體后，氣體經(jīng)長導(dǎo)管進(jìn)入燒杯，將銅絲提起，使之離開液面，關(guān)閉K1，導(dǎo)管中液面不斷上升，液體迅速進(jìn)入圓底燒瓶，瓶內(nèi)形成噴泉，燒瓶中紅棕色消失。以上操作中經(jīng)歷以下反應(yīng)歷程：

該實驗設(shè)計所用裝置簡單易得，實現(xiàn)了實驗微量化、安全化和綠色化，可應(yīng)用于課堂實驗展示和學(xué)生實驗探究。實驗過程在密閉體系中進(jìn)行，可操作性強，試劑用量小，實驗現(xiàn)象明顯。微量實驗的設(shè)計過程增強了學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探究意識，提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。有毒氣體的吸收實驗，增強了學(xué)生的環(huán)保意識和社會責(zé)任感。

綜上所述，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行了氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實驗設(shè)計和實驗探究，充分培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。（指導(dǎo)老師：陳純）

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

王柯欣，陳純，陜西省西安市，陜西省西安中學(xué)。