氮的重要化合物相互转化的实验设计

王柯欣 陈纯

摘 要：本文在教师的引导下，学生以氨气的喷泉实验为模型，进行了氮的重要化合物相互转化的实验设计，实现了实验的微量化、安全化和绿色化，充分培养了学生实验探究与创新意识。通过有毒气体NO2的吸收实验，强化了学生的环保意识，增强了学生的社会责任感。

关键词：二氧化氮；一氧化氮；喷泉实验

人教版高中化学必修一第四章中，有多种化合价的非金属元素成为了考试的热点。其中，以氮及其化合物为例，教材中涉及到了NH3、NO、NO2、HNO3、铵盐等的制备、性质检验及相互转化，但由于物质毒性较强，不利于学生健康，往往无法在课堂中实现，更很难让学生参与到实验探究过程中。本文在教师引导下，学生参考教材中氨气喷泉实验的基本操作，采用实验室常见仪器对NO、NO2的制备、性质检验及气体之间的相互转化进行实验设计和实验探究。该探究过程既强化了学生对教材知识的掌握情况，又培养了学生实验探究与创新意识，更让学生了解有毒气体的尾气处理的必要性，增强了学生的环保意识和社会责任感。

一、 二氧化氮的制备、二氧化氮与一氧化氮的转化

实验装置如圖1，检查气密性后，在装置中分别放入对应试剂。关闭K3，打开K1、K2，将铜丝伸入浓硝酸中，具支试管中产生大量红棕色气体。气体经导管进入圆底烧瓶中，用向上排空气法收集红棕色气体NO2。一段时间后，圆底烧瓶内集满NO2气体后，气体经长导管进入烧杯，将铜丝提起，使之离开液面，关闭K1，导管中液面不断上升，液体进入圆底烧瓶。当烧瓶中液面上升至约三分之二处，液面不再发生变化，且烧瓶中红棕色消失。关闭K2，打开K3，将少量氧气通过注射器注入烧瓶中，无色气体立即变为红棕色。关闭K3，打开K2，液面继续上生，红棕色气体消失。反复几次后，瓶内充满液体。用pH试纸检验烧瓶中液体，试纸显红色，说明溶液呈酸性。以上操作中经历以下反应历程：

二、 二氧化氮的喷泉实验

实验装置如图2，检查气密性后，在装置中分别放入对应试剂。打开K1、K2，将铜丝伸入浓硝酸中，具支试管中产生大量红棕色气体。气体经导管进入圆底烧瓶中，用向上排空气法收集红棕色气体NO2。一段时间后，圆底烧瓶内集满NO2气体后，气体经长导管进入烧杯，将铜丝提起，使之离开液面，关闭K1，导管中液面不断上升，液体迅速进入圆底烧瓶，瓶内形成喷泉，烧瓶中红棕色消失。以上操作中经历以下反应历程：

该实验设计所用装置简单易得，实现了实验微量化、安全化和绿色化，可应用于课堂实验展示和学生实验探究。实验过程在密闭体系中进行，可操作性强，试剂用量小，实验现象明显。微量实验的设计过程增强了学生对化学的学习兴趣和科学探究意识，提升了学生的科学探究能力。有毒气体的吸收实验，增强了学生的环保意识和社会责任感。

综上所述，在教师的引导下，学生进行了氮的重要化合物相互转化的实验设计和实验探究，充分培养了学生的化学学科素养。（指导老师：陈纯）

参考文献：

[1]宋心琦.化学必修1[M].第三版.北京：人民教育出版社，2007.

[2]郑米华，袁明华.铜与浓硝酸、稀硝酸的微型实验改进[J].中学化学教学参考，2017（4）：52.

[3]陈荣鑫，袁明华.铜与浓、稀硝酸反应微型实验设计[J].中学化学教学参考，2016（10）：55.

作者简介：

王柯欣，陈纯，陕西省西安市，陕西省西安中学。