NO与NO2相互转化装置的改进

陈　云　经江红　张萍萍（扬州市新华中学　江苏扬州　225009）



NO与NO2相互转化装置的改进

陈云经江红张萍萍
（扬州市新华中学江苏扬州225009）

摘要：氮氧化物的产生与转化是中学化学的重要内容，经探索对一氧化氮、二氧化氮的性质实验装置进行了改进和创新。利用单连球与气球并结合分液漏斗仪器特点将NO与NO2之间转化在一个密闭体系中进行，实验改进后，现象明显，可用于教师课堂教学时多次使用，实用性强，且安全可靠，符合环保原则。

关键词：一氧化氮；二氧化氮；分液漏斗；单连球；气球

一、问题的提出

一氧化氮与二氧化氮的性质是苏教版高中化学教材必修1专题4第二单元第一节内容，其中这两个物质之间的转化原理是：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O =2HNO3+NO。通常我校教师在本课时讲授时是直接先讲解知识点，然后在讲解硝酸的氧化性时一并带进去讲解，如在讲解硝酸与铜的反应时再结合NO与NO2之间的转化。使用比较普遍的是将Cu与HNO3在注射器中反应［1］，污染小，现象较明显。不少教师也设计了不少改进方法或装置［2］，但是主要针对的是铜与硝酸的反应。但是就我校实际情况及其苏教版课程安排来看，要先讲氮氧化物的产生与转化，就需要考虑如何将这个课时讲授得生动且效果好［3］。本实验仪器改进过程中经历了几个阶段，在教师授课中也做了尝试，最终找到了适合课堂教学的一个简易装置。

二、实验仪器改进过程与问题解决

1.大试管的运用

利用Cu与HNO3反应，用排水法收集NO气体，留少量水于大试管中，用橡皮塞塞好，如图1。可准备多个作为教师演示实验。

图1

教师课上演示时，将橡皮塞拿下来，大试管中NO接触空气，无色气体瞬间变成红棕色，NO转化为NO2。塞上橡皮塞，振荡，大试管中气体由红棕色变成无色。

这个装置简单易操作，得到教师普遍认同，但是也存在着几个不足：

（1）若要检验HNO3，必然要拿掉橡皮塞，而拿掉橡皮塞的瞬间气体必然会逸出，对大气造成污染。

（2）若不检验HNO3，该装置可以重复使用，但是由于NO2与水反应后试管内压强减小，在打开橡皮塞时较为吃力。

2.分液漏斗的运用

将分液漏斗倒置，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，如图2。可准备多个作为教师演示实验。

图2

旋开旋塞，分液漏斗中NO接触空气，瞬间变成红棕色，旋好旋塞，振荡，大试管中气体由红棕色变成无色。

这个装置解决了大试管使用时由于压强原因难以拔掉橡皮塞的问题，简单易操作，有效减少了气体的逸出。若不检验HNO3可以多次使用。

但是旋开旋塞时，分液漏斗内压强降低，空气进入，会造成气体对流，一部分氮氧化物逸出，若检验HNO3，将液体放出，必然要拿掉玻璃塞，这两个操作都对大气造成污染。

三、问题解决分析

NO和NO2都是有毒气体，在其相互转化过程中必须减少或避免逸出。实验过程中不仅只有这两种物质，另一种物质HNO3的检验也要考虑进去。教学结束后必须对气体进行尾气处理。

四、实验改进

（1）实验用品

分液漏斗、单连球、铜片、稀硝酸（4mol/L）、蒸馏水、硫酸亚铁溶液、NaOH溶液（6mol/L）。

（2）实验步骤和现象

将分液漏斗倒置，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，将单连球接到分液漏斗上，如图3。可准备多个作为教师演示实验。

图3

旋开旋塞，轻轻捏挤单连球，分液漏斗中NO接触空气，无色气体瞬间变成红棕色，NO转化为NO2。旋好旋塞，振荡，大试管中气体由红棕色变成无色。反复操作几次。旋好旋塞，拔掉单连球，将气球套在玻璃塞处。隔着气球的橡皮拔掉玻璃塞，将反应后的溶液放出，向其中滴加硫酸亚铁溶液，溶液呈黄色则说明反应后溶液是稀HNO3。

（3）气体处理

对于本实验仪器中残留的氮氧化物，待所有教师使用过后，回收到实验室，统一处理。处理方式：带上橡胶手套，将分液漏斗倒置，伸入NaOH溶液，拿掉玻璃塞，慢慢挤捏单连球，将气体和液体注入NaOH溶液，吸收多余气体。

四、优点评价

本套实验仪器主要利用单连球可以向分液漏斗中鼓入空气，且装置内气体不会逸出的特点进行改进。同时利用气球，分液漏斗中的气体不会逸出，有效避免了对大气污染。结合分液漏斗的仪器特点取出HNO3，有效实现了NO与NO2之间转化过程的分析。该装置收集气体后由于要检验HNO3，因此可以使用2-3次，若不检验HNO3，则可以多次使用，现象也很明显。

参考文献

［1］潘祥泰.NO的制备和性质实验的改进与创新［J］.化学教学，2014，2：44-45

［2］岳云华.二氧化氮与水的循环吸收反应实验设计［J］.教学仪器与实验，2009，5：15-16

［3］鞠霞.实验“失败”后的意外精彩—《二氧化氮和一氧化氮》教学设计和课堂实录［J］.化学教与学，2014，3：56-57

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.036

文章编号：1008-0546（2016）03-0096-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B