二氧化氮和水 【实验设计】二氧化氮与水反应的微型实验

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二氧化氮与水反应的微观实验

启明

(河南基础教育教学实验室，河南郑州450016)

通信联系人，电子邮件:jyshxjm@163.com

实验装置

用单泡管、带刻度玻璃管等仪器设计的实验装置如图2所示(图中省略了实验控制台和夹持仪器)。导管的下端连接在多用滴管的吸泡部分，用针在吸泡处扎许多小孔，使尾气得到充分吸收。

图2二氧化氮与水反应的微观实验

操作过程

1检查设备的气密性

如图2所示，组装连接仪器，在带刻度的玻璃管上端塞一个带活塞的橡胶塞，关闭活塞，打开水夹，挤压多用途滴管的吸入气泡，烧杯内液面下出现气泡，表示装置没有泄漏。

2.准备并收集二氧化氮

在多用途滴管中吸入不超过1毫升的浓硝酸后，将其插入带橡胶管的支管中(多用途滴管和支管密封连接)，将单个灯泡管固定在实验手术台上，加入约1克铜线，用带弯管导管和丁字管的橡胶塞塞住喷嘴，将导管下端插入装有稀氢氧化钠溶液的烧杯中，用丁字管上端的橡胶管连接带刻度的玻璃管。带有活塞的橡胶塞插入玻璃管上端的管口。

打开活塞和水夹，先滴1滴浓硝酸，立即反应生成红棕色二氧化氮气体。反应停止后，再滴一滴浓硝酸，继续制备二氧化氮气体。这样，滴加浓硝酸制备二氧化氮。产生的气体逐渐排出装置内空气体，通过向上排出空气体的方法收集在玻璃管内。二氧化氮充满玻璃管后，立即关闭玻璃管上端的活塞。此时，反应可能不会立即停止，过量的二氧化氮将通过导管进入烧杯，并被氢氧化钠溶液吸收。

铜与浓硝酸反应停止后，单根灯泡管内无气泡产生。这时，用煮沸的蒸馏水(温度约45~50℃)代替氢氧化钠溶液。然后滴1滴浓硝酸补充少量二氧化氮，二氧化氮会被引入水中，与水反应，被水吸收。装置内二氧化氮气体体积缓慢减少，导管内水面逐渐上升。

关闭水夹，将二氧化氮发生器与吸收装置隔离。水被吸入玻璃管，玻璃管中的液面逐渐上升(速度增加)，红棕色逐渐变淡，最后变成无色。当液位停止上升时，记录液位的刻度L1，约为10毫升。

此时玻璃管中液体的体积约占玻璃管体积的1/3。水吸收二氧化氮的实验第一次结束。

3准备和收集氧气

微型气体发生器由单个灯泡管、多用途滴管等组装而成。如图3所示，过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下分解制备氧气。

图3收集氧气的微型实验的准备

将单泡管固定在实验台上，加入少量二氧化锰，滴少量水，使其均匀润湿。将4毫升过氧化氢溶液吸入多用途滴管中，并将其插入单根灯泡管的支管中(两根管密封并用橡胶管连接)。一滴一滴滴的滴过氧化氢溶液，产生的氧气会尽可能完全消除单泡管中的空气体。此时，将塑料袋连接到导管上，继续准备氧气，收集塑料袋中的氧气以备后用。

4气体的二次吸收

将装满氧气的塑料袋连接到玻璃管上端的导管上，小心打开活塞，玻璃管中的水回流到烧杯中。与此同时，氧气被吸入玻璃管，与剩余的一氧化氮气体反应，再生二氧化氮，二氧化氮呈现红棕色。当液位降至接近15毫升时，立即关闭活塞。

然后，玻璃管里的水又开始慢慢上升，红棕色又渐渐褪去。

重复上述操作，使少量氧气再次进入装置，剩余的一氧化氮再次转化为二氧化氮，被水吸收。

5尾气吸收

当装置内残留少量气体时，停止实验，取出塑料袋，打开活塞，使玻璃管内的液体回流到烧杯内。然后关闭活塞，取下多用滴管，打开水夹，用洗耳球对着支管，慢慢反复向单个灯泡内吹气，使剩余的尾气被水充分吸收。

6产品检验

用酸度计检查烧杯中获得的溶液的酸度。

引用这篇文章

昆明。引用该论文王志平，王志平，王志平.化学教育，2016，37(3): 69-71。

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