二氧化氮的制备及其性质实验报告 【实验目的】 1．探索二氧化氮气体的制备和性质。 反应制取二氧化氮适宜的实验操作。 2．掌握Cu与浓HNO 3 3．通过对Cu与浓HNO 反应环保实验装置的探究，发展创新实验装置的能 3 力和环保意识。 4．初步体验实验演示教学的基本方法和策略。 【探究内容】 1.探讨Cu与浓HNO 反应的环保实验装置。 3 2.二氧化氮的制取及性质 【实验探究二二氧化氮的制备与性质】 一、文献分析 a．植皮塞b．太试管c．无底小试管d．头发丝e．铜丝f．浓硝酸．g.蒸馏水 该装置仪器特别简单，材料随手可得，能使废物充分利用。操作方便，操作气体发生装置时，能方便地控制气体的使用和量，但是该反应装置很难将小试管中的空气排尽，影响二氧化氮性质的检验，将小试管移入大试管的溶液中是
不能保证生成的二氧化氮气体不外漏污染空气。 上图氧化氮和二氧化氮的制取及其性质实验新装置（李大塘） 二、我的方案及其实施效果 1．实验原理 二氧化氮 (NO ）在℃温度时为棕红色刺鼻气体。有毒气体.密度比空气大。 2 微溶于水；在℃以下时呈暗褐色液体。 二氧化氮的制取 Cu﹢4HNO3（浓）﹦ Cu(NO3)2﹢2NO2↑+ H O 2 2．实验装置图 3．实验所需仪器及药品 （1）仪器：20mL注射器，小烧杯三个（分别盛水，氢氧化钠溶液，一个空的），大烧杯一个，大橡胶塞一个，表面皿一个，蓝色石蕊试纸
（2）药品：铜片，浓硝酸，氢氧化钠溶液，水 4．实验步骤 （1）在注射器中放入两片铜片（约克），将注射器推到底部 （2）将输液管插入浓硝酸中，吸入后，将注射器插到橡胶塞上 （3）待反应停止后，看见红棕色气体，压注射器活塞，引导学生观察气体颜色变淡还是变浓还是不变，取一张蓝色石蕊试纸湿润放在干净的表面皿上，拔出注射器，让蓝色溶液流到大烧杯中，将试纸靠近针头，试纸变红色（4）吸入6ml水在注射器中，看见红棕色气体变无色，让水流出，吸入空气，引导学生观察那一瞬间出现红棕色，（因为注射器中有水，二氧化氮溶于水所以红棕色很快消失）实验结束，将气体推到氢氧化钠溶液中。 5．注意事项 (1)NO、NO 2 有毒，制取收集时在密闭的容器中进行，注意实验室的通风 (2)反应后尾气及实验后废液要进行处理 (3)浓硝酸的用量不能过多，否则二氧化氮气体会冲出污染空气毒害健康 6．实验现象与结果分析 现象结果分析 浓硝酸与铜片反应后溶液变蓝，产生红棕色气体 发应生成硝酸铜与二氧化氮气体
一、NO 2和O 2的混合气体通入水中的计算 由3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 和2NO ＋O 2===2NO 2可得总反应式4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，由此可知： V (NO 2)∶V (O 2)????? ＝4∶1，恰好完全反应，无气体剩余＜4∶1，O 2过量，剩余气体为O 2 ＞4∶1，NO 2过量，剩余气体为NO 1.在标准状况下，将O 2和NO 2按1∶4的体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为( ) A.114 mol·L －1 B.45 mol·L －1 C.128 mol·L －1 D.142 mol·L －1 [答案] C
[解析] 设烧瓶的体积为V L ，由4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3以及O 2和NO 2的体积比为1∶4， 知NO 2的体积为45 V L ，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为V L ，NO 2的物质的量为45V L 22.4 L·mol －1＝128 V mol ，所以硝酸的物质的量浓度为128V mol V L ＝128 mol·L －1。 2.一定条件下，将充满二氧化氮和氧气的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为 原混合气体体积的18 ，则原混合气体中二氧化氮和氧气的体积之比可能是( ) A.8∶1 B.7∶3 C.7∶2 D.4∶1 [答案] B [解析] 反应为4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3，设原气体体积为8 L ，则剩余气体为1 L ；若剩 余1 L 气体为氧气，V (NO 2)＝????45×7L ，V (O 2)＝??? ?15×7＋1L ，二者体积比为7∶3。若剩余1 L 气体为一氧化氮，上述反应后应剩余3 L 二氧化氮，可得V (NO 2)＝????3＋45×5L ，V (O 2)＝??? ?15×5L ，二者体积比为7∶1。 3.(2018·天津中学期中)将盛有12 mL NO 2和O 2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL 无色气体，则原混合气体中O 2的体积和剩余的2 mL 气体可能分别是( ) A.1.2 mL ，NO B.2.4 mL ，O 2 C.3.5 mL ，O 2 D.4 mL ，NO [答案] A [解析] 解题依据的化学反应原理为 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 设混合气体中O 2的体积为x 。 剩余的气体有两种可能： (1)若剩O 2，则V 剩＝x －14 (12 mL －x )＝2 mL ， 解得x ＝4 mL 。 (2)若剩NO ，则V 剩＝13 [(12 mL －x )－4x ]＝2 mL ， 解得x ＝1.2 mL 。
二氧化氮与水的反应 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，原来试管中盛装的气体是（） A．肯定是NO2气体 B．肯定是O2与NO2的混和气体 C．肯定是NO气体 D．可能是NO与NO2的混和气体 2．一定条件下，将等体积的NO2和O2的混合气体置于试管并将该试管倒置于水槽中至液面不再上升时，剩余气体的体积约为原体积的（） A．1/4 B．3/4 C．1/8 D．3/8 3．标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是（） A．0.045 mol·L－1B．0.036 mol·L－1 C．0.033 mol·L－1D．0.018 mol·L－1 4．实验室设计下列装置，能达到目的的是( ) A．制取NH3B．干燥NH3
C．Cl2“喷泉”实验D．收集NO2 5．同温同压下,三个容积相同的烧瓶内分别充满了干燥的NH3、HCl、NO2气体,然后分别用水作喷泉实验,假设烧瓶内的溶质不散逸,则三种溶液的物质的量浓度之比为 ( ) A．无法比较B．2∶2∶3C．3∶3∶ 2D．1∶1∶1 6．有四个干燥的烧瓶，在标准状况下，向①瓶中装入干燥、纯净的氨气，②瓶中装入 干燥的含一半空气的氯化氢，③瓶中装入干燥、纯净的二氧化氮，④瓶中装入干燥的体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1的混合气体。做喷泉实验时四个烧瓶中所得溶液的物质的量 浓度之比为(不考虑烧瓶中溶液的扩张)( ) A．2∶1∶2∶2B．5∶5∶5∶4C．1∶1∶1∶1D．无法确定 7．对3NO2+H2O=2HNO3+NO反应的下列说法正确的是（） A．氧化剂与还原剂的质量比为1:2 B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:2 C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂 D．在反应中若有6 molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移 二、填空题 8．如图是氮元素的几种价态与物质类别的对应关系。请回答下列问题： （1）写出N2的一种用途：_________________。 （2）HNO3与图中的物质C常用于检验Cl－的存在，则C的化学式为_____________。（3）实验室制取物质B的化学方程式为__________________________________。 （4）NO2与水反应生成物质A的化学方程式为__________________________________。（5）浓硝酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式为_____________________________。
氮氧化物溶于水的计算 氮氧化物溶于水的计算常涉及到以下几个方面： (1)混合气体的组成， (2)反应后剩余气体的种类和量， (3)反应后溶液的浓度。 计算的依据是化学反应方程式，根据化学方程式分析各反应物的量、判断剩余气体的种类。应用守恒法进行计算。 1．有关的化学方程式 (1)单一气体：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① (2)混合气体： ①NO2与O2混合： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3② ②NO与O2混合： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③ (3)2NO＋O2===2NO2④ 2．不同情况的反应及剩余气体的体积 [特别提醒]因NO2与水发生反应，因此无论是NO2、NO2和O2的混合气体还是NO和O2的混合气体通入水中，最终剩余气体都不能是NO2。
[例] 用排水法收集12 mL NO 于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入O 2 共12 mL ，下面的说法中，正确的是( ) A ．剩余NO B ．剩余NO 2 C ．试管中气体为红棕色 D ．试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无色气体 [解析] 向NO 中间歇通入O 2发生的反应为 2NO ＋O 2===2NO 2 ① 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ② 由①×3＋②×2得：4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 等体积的NO 和O 2反应最终剩余O 2。 [答案] D NO ――→O 2 NO 2――→H 2O NO (无色)(红棕色)(无色) 1．在NO 2被水吸收的反应中，发生还原反应的物质和发生氧化反应的物质的质量比为( ) A ．3∶1 B ．1∶3 C ．1∶2 D ．2∶3 解析：3N ＋4 O 2＋H 2O===2H N ＋5O 3＋N ＋2 O,3 mol NO 2中，有2 mol 氮的价态升高，1 mol 氮的价态降低，所以发生还原反应的NO 2与发生氧化反应的NO 2的质量比为1∶2。 答案：C 2．标准状况下，将NO 2和O 2按体积比4∶3混合后充入干燥烧瓶中，然后将烧瓶倒立于水中使其充分反应，则烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为( ) A.122.4 mol·L －1 B.139.2 mol·L － 1 C.128 mol·L －1 D.45 mol·L － 1 解析：此类题目可用赋值法来解。设烧瓶体积为1 L ，因V (NO 2)∶V (O 2)＝4∶3，故在1 L 混合气体中V (NO 2)＝47 L ，V (O 2)＝3 7 L 。设生成HNO 3的物质的量为x ，根据反应4NO 2＋O 2＋ 2H 2O===4HNO 3，则有(4×22.4 L)∶47 L ＝4 mol ∶x ，解得x ＝139.2 mol 。烧瓶中残留O 2的体积：3 7 L －17 L ＝27 L ，故溶液充满烧瓶体积的57。所以c (HNO 3)＝(47×122.4) mol÷57 L ＝1 28 mol·L －1。
谈有关NO2溶水的简单计算方法 标签：谈有关NO2溶水的简单计算方法2007-12-08 08:20 谈有关NO2溶水的简单计算方法 新疆石河子121炮台中学曾鸣邮编：832066 二氧化氮和氧气的混合气体溶于水或二氧化氮、一氧化氮的混合气体溶于水后再通入氧气、求最后剩余气体是什么？体积为多少？所得硝酸溶液里溶质的质量分数为多少？这类题型的计算在中学化学教学中经常出现，并鲜为人知。然而学生在遇见如此类型题时，往往又只是依据此类问题所涉及的一些化学概念和理论、视水过量。NO2能溶于水，NO、O2不溶于水推知NO2气体不可能剩余，只可能剩余NO和O2，再依据NO2与H2O反应生成HNO3并放出NO，NO和O2又反应生成NO2，这样由于NO 和O2气体之间量的关系还会出现多次地循环反应，学生们也就步入了多次书写反应方程式分步推理或者用上了较为繁杂的无穷递减等比数列的解题方法，很易出现错误步入误区。笔者仅据这一情况，导出简化解题方法，仅供参考。 下面是笔者对NO2、NO、O2之间相互关系的推导过程 由课本中NO与O2 的化学反应： 2NO + O2 = 2NO2 (1)式 再由课本中N2O和H2O水的化学反应： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (2)式 进行演译推理便可以得出下列三个重要的比例关系： 1：直接用NO2与H2O的化学反应中生成NO气体的体积比例关系，即根据反应（2）式得出：VNO2 : VNO = 3 : 1 (a ) 2: NO2 与O2 的混合气体与H2O反应后有无气体剩余，笔者依据将反应（1）式加上反应（2）式从而消去反应中NO的得出反应（3）式，由此便可得出NO2与O2的体积比例关系： 2NO + O2 = 2NO2 (1) + 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (2) ×2 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 (3) 即：VNO2 : VO2 = 4 : 1 (b) 这也就告诉我们若混合气体中NO2与O2的体积比符合4：1，则说明最后无气体剩余，大于或小于4：1则均有气体NO2或O2剩余。 3: NO2与NO的混合气体溶于水后，再通入一定量O2，最后有无气体剩余，笔者引导学生除了运用关系式(a) 解题外，再通过反应(1)×3加上反应(2)×2的方法消去NO2，得出反应（4）式，从而找出NO与O2的体积比例关系： 2NO + O2 = 2NO2 (1) ×3 + 3NO2 +H2O = 2HNO3 + NO (3) ×2 4NO2 + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 (4) 即：VNO : VO2 = 4 : 3 (c) 由此告诉我们若混合气体中NO与O2的体积比符合4：3，则说明最后无气体剩余，大于或小于4：3则有气体NO或O2 剩余。 下面举例说明其运用： 例1：在通常情况下，将18mlNO2和3mlO2的混合气体的试管倒置在水中，最后剩余的气体是什么？
二氧化氮被水完全吸收的创新实验设计设计人：乐昌市城关中学肖彬清 一、实验名称：如何使二氧化氮被水完全吸收 二、实验目的：提高硝酸的产率减少对环境的污染 三、实验特点： 1.本演示实验是将二氧化氮的制取、二氧化氮跟水反应的喷泉实验、二氧化氮被水完全吸收实验巧妙地组合起来,其效果很好。 2.实验装置简单，操作简便，气体颜色、溶液颜色变化明显，实验成功率高。 3.此实验为全封闭装置，气体不易扩散到空气中，不易造成污染。 四、实验仪器及试剂： 铁架台、铁圈、250mL圆底烧瓶、弯胶头滴管、直导管、90°弯管、三孔塞、 止水夹、石蕊、氧气、水、0.7g细铜丝(民用电线内芯)、5mL～8mL浓硝酸。 五、实验仪器装置图： 1.装置图 2.实验原理: Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+2 H2O 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2
六、操作步骤与现象 1.氧气的制取 在一支具支试管中加入少量的二氧化锰，用一支25毫升的注射器吸入20毫升过氧化氢溶液，缓慢注入试管中，待试管中的空气排出后，再用另一支25毫升的针筒收集20毫升的氧气。 2.二氧化氮的制取及溶于水 将广口瓶装满已煮沸过的蒸馏水，在250mL圆底烧瓶中装入5mL～8mL浓硝酸，在玻璃棒上缠绕0.7g细铜丝(民用电线内芯)，塞上橡胶塞，将圆底烧瓶倒置，铜丝与浓硝酸接触，反应迅速进行，圆底烧瓶中立即产生大量红棕色的气体，空气被排出，气球逐渐胀大。收集满一烧瓶二氧化氮，挤压胶头滴管，打开止水夹1，看到广口瓶中水经导管喷入烧瓶，形成美丽红色喷泉。当烧瓶内喷泉停止后，关闭止水夹1，打开止水夹2，通入氧气，烧瓶内又出现红棕色。关闭止水夹2打开止水夹1，此时又形成美丽的喷泉。这样反复3―4次注入氧气，可多次观察到气体由无色→红棕色→无色及液面上升的现象，最终液面基本充满，二氧化氮就能充分地被水吸收。 3.注意事项 （1）由于浓硝酸腐蚀橡胶塞，因此必须在橡胶塞外面包一层塑料薄膜。 （2）生成的二氧化氮的浓度要大，才能将圆底烧瓶中的空气尽量排放到气球中。 （3）整个装置不要漏气，二氧化氮要反复被水吸收，一氧化氮要多次被氧化。 （4）由于硝酸和二氧化氮对乳胶管有腐蚀作用，实验完毕后应立即将乳胶管洗净并浸泡于水中一段时间，则乳胶管可反复使用多次。 4.该实验的优点 （1）全封闭装置，气体不易扩散到空气中，不易造成污染。 （2）实验装置简单，操作简便，气体颜色、溶液颜色变化明显，实验成功率高，容易观察，容易调动学生的探究兴趣和培养学生的创新精神。 （3）可证实二氧化氮易与水反应，同时放出一氧化氮;一氧化氮不溶于水，一氧化氮易被氧化生成易溶于水的二氧化氮。 （4）通过反复多次地注入氧气，二氧化氮能最大限度地转化成硝酸，同时可说明工业生产硝酸设置多个转化吸收塔的意义。
NO 2溶于水的计算 一、NO 、NO 2组合 反应原理：3 NO 2 + H 2O = 2 HNO 3 + NO 1． 将盛有NO 1 mL 和NO 2 21 mL 混合气体的试管倒立于水中，充分反应后，剩余气体的体积是多少？ （8 mL ） 二、NO 、O 2组合 反应原理：2 NO + O 2 = 2 NO 2 3 NO 2 + H 2O = 2 HNO 3 + NO 无论NO 或O 2过量，总式：4 NO + 3 O 2 + 2 H 2O = 4 HNO 3 2．在上题中若通入O 2，则倒立于水槽中的试管有何可能变化？如何处理能充满？ 分析： 三、NO 2、O 2组合 反应原理：3 NO 2 + H 2O = 2 HNO 3 + NO 2 NO + O 2 = 2 NO 2 总式：4 NO 2 + O 2 + 2 H 2O = 4 HNO 3 若氧气过量余氧气，只讨论总式。 若二氧化氮过量：先讨论4 NO 2 + O 2 + 2 H 2O = 4 HNO 3 后讨论3 NO 2 + H 2O = 2 HNO 3 + NO 余一氧化氮 3．在1题中将一氧化氮、二氧化氮混合气体中先通入6 mL 氧气，再倒立于水槽，有何结果？ 分析：2 NO + O 2 = 2 NO 2 余气：V （NO 2）= 1 + 21 = 22 mL V （O 2）= 6－12 1 = 5.5 mL V （NO 2）∶V （O 2）= 4∶1充满试管 结论：混合气体溶于水的计算，与气体混合的先后顺序无关。 4．在标准状况下，将盛有NO 250 mL 和V mL O 2的混合气体的容器倒立于水中，最终容器内剩余气体10 mL ，求原有多少毫升氧气？ 分析：设余氧气 则V （O 2）= 反应V （O 2）+ 剩余V （O 2） = 41 V （NO 2）+ 10 mL = 22.5 mL 设余NO 则V （O 2）= 41 余V （NO 2） = 41〔V （NO 2）－3 V （NO ）〕 = 41〔50－3×10〕= 5 mL 5．在一定条件下，将充满NO 2 和O 2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的8 1，则原混合气体中NO 2 和O 2的体积比？ 分析：余氧气：取1体积 )()(2O V NO V
第八讲氮氧化物与水反应的计算（难点） 一．氮氧化物与水反应的四种基本形式 1．NO2 或NO2 与N2 （非O2 ）的混合气体与水反应的计算 2．NO2 与O2 的混合气体与水反应的计算 3．NO与O2 的混合气体与水反应的计算 4．NO2 、NO、O2 三种混合气体与水反应的计算 二．两个基本反应式与三个基本关系式 1．两个基本反应式 3 NO2 + H2O == 2 HNO3 + NO………① 2 NO + O2 == 2 NO2………② 2．三个基本关系式 ⑴．①×2+ ②，意在消去中间产物NO得出NO2、O2 全部转化为 HNO3的关系式1：4 NO2 + O2 + 2 H2O == 4 HNO3 ⑵．①×2+ ②×3，意在消去NO2得出NO 、O2全部转化为 HNO3的关系式2： 4 NO+3 O2 + 2 H2O == 4 HNO3 ⑶．⑴、⑵两关系式相加得关系式3： NO2 + NO + H2O + O2 ==2HNO3 它揭示的是当NO2 、NO、 O2 的物质的量相等时将全部转化为硝酸，谁都没有剩余。三．两个基本反应式与三个基本关系式的应用 1．NO2 或NO2 与N2 （非O2 ）的混合气体与水反应的计算 例1．将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立与水中，经足够时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的3/5，则原混合气体中N2和NO2的体积比是： A 1：1 B 2：3 C 1：3 D 3：1 解析：设试管的容积为1体积，其中含N2的体积为X,含NO2的体积为Y。 由基本反应式①：3 NO2 + H2O == 2 HNO3 + NO可知：Y体积NO2 溶于水生成Y/3体积不溶于水的NO，于是，得如下方程组： X+Y = 1 解得：X = 2/5 V（N2 ）：V（NO2 ）= 2：3 X+Y/3 = 3/5 Y = 3/5 结论1：NO2 或NO2 与N2 （非O2 ）的混合气体与水反应的计算，可依据3 NO2 + H2O == 2 HNO3 + NO基本反应式，根据反应前后气体体积差值计算。 2．NO2 与O2 的混合气体与水反应的计算 例2．将标准状况下的NO2 与O2 按体积比4：3混合后充入一干燥烧瓶中，然后将烧
专题：NO、NO2和O2混合溶于水的计算 题组一：NO、NO2混合溶于水型 1、将盛有8mLNO、NO2混合气体的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体为4mL。 求原混合气体中NO、NO2各占多少毫升？ 2、某量筒中盛有68mL N2和NO2混合气体，倒立于盛有50mL水的容器中，充分反应后 量筒中剩余23.2mL，在反应后的溶液中投入某烧碱样品0.085克后，其pH值恰好为7，试计算：（气体体积均在标况下测定） （1）混合气体中N2体积分数为。 （2）烧碱样品的纯度是。 题组二：NO、O2混合溶于水型 3、将总体积为80mL的NO、O2分别通入一盛满水并倒立于水槽的80mL的量筒中，反 应完全后量筒中液面高为原来的7/8，则原来通入的NO、O2各多少毫升？ 4、一支试管容积为16mL，长度为20cm，充以8mLNO和8mL O2，将其倒立于水槽中， 反应停止后，水面上升后高度约为多少cm? 题组三：NO2、O2混合溶于水型 5、由NO2、O2组成的混合气体80mL，通过足量的水吸收后剩下10mL气体，则原混合 气体中NO2、O2各为多少毫升？ 6、将装有NO2的试管倒立于水中，然后向试管中缓慢通入O2，当试管气体体积缩小为原 来的1/4时停止通O2，则NO2和通入O2的体积之比为（）。 （A）1:8 （B）16:3 （C）8:1 （D）16:1 7、NO2与O2的混合气体10mL，倒置于水槽中，若用y表示试管中剩余气体，x表示混 合气体中O2的体积分数，求y=f(x)的表达式。 题组四：综合型 8、在由NO2和NO组成的混合气体3.36 L中通入1.96 LO2，再与足量的水充分反应后， 气体体积变为0.56L，试讨论原混合气体的组成（所有气体体积均在相同状况下测定）。
二氧化氮与水反应的微型实验 实验装置 利用单球管、带刻度的玻璃管等仪器设计的实验装置如图2所示(图中省略了实验操作台和夹持仪器)。其中导管下端所连为多用滴管的吸泡部分，在吸泡上用针扎有许多小孔，以使尾气被充分吸收。 图2 二氧化氮与水反应的微型实验 操作步骤 1 检查装置的气密性 如图2所示，组装连接仪器，在带刻度的玻璃管上端管口塞1只带有活塞的橡胶塞，关闭活塞，打开水止夹，挤压多用滴管的吸泡，烧杯内液面下出现气泡，说明装置不漏气。 2 制取、收集二氧化氮 多用滴管内吸入不超过 1 mL浓硝酸后，插入带有橡胶管的支管内（多用滴管和支管之间密封连接），将单球管固定在实验操作台上，加入约1 g 铜丝，用带有弯头导管、T形管的橡胶塞塞紧管口，导管下端插入盛有稀氢氧化钠溶液的烧杯中，T形管上端用橡胶管连接好带刻度的玻璃管。玻璃管上端管口塞1个带有活塞的橡胶塞。
打开活塞和水止夹，首先滴入1滴浓硝酸，立即发生反应，生成红棕色的二氧化氮气体。反应停止后，再滴1滴浓硝酸，继续制取二氧化氮气体。就这样逐滴滴入浓硝酸，制取二氧化氮。生成的气体逐渐将装置内的空气排出，用向上排空气法收集在玻璃管中。二氧化氮充满玻璃管后，立即关闭玻璃管上端的活塞。这时，反应可能并没有立即停止，多余的二氧化氮会沿导管向下通入烧杯中，被氢氧化钠溶液吸收。 铜和浓硝酸反应停止后，单球管内就没有气泡产生了。这时，将氢氧化钠溶液换成煮沸过的蒸馏水（温度约45~50 ℃）。再滴入1滴浓硝酸，补充制取少量的二氧化氮，二氧化氮会通入水中，和水接触发生反应，被水吸收，装置内二氧化氮气体体积慢慢减少，导管内水面逐渐上升。 关闭水止夹，将二氧化氮的发生装置和吸收装置隔离。水被倒吸进玻璃管内，玻璃管内液面逐渐上升（速度加快），红棕色逐渐变淡，最后变为无色。当液面停止上升后，记录液面的刻度L1，约为10 mL。 此时，玻璃管内液体的体积约占玻璃管容积的1/3。二氧化氮第一次被水吸收实验结束。 3 制取收集氧气 用单球管、多用滴管等组装一个微型气体发生装置，如图3所示，利用二氧化锰的催化作用使过氧化氢溶液分解，制备氧气。 图3 制备收集氧气的微型实验 将单球管固定在实验操作台上，加入少量二氧化锰，滴入少量水均匀润湿。多用滴管内吸入4 mL过氧化氢溶液，插入单球管的支管内（2者之间用橡胶管密封连接）。逐滴滴入过氧化氢溶液，产生的氧气将单球管内的
“二氧化氮与水反应”的实验探究 黄健培 (广东开平市第一中学529367) 摘要在探究教学中,我们自制了“二氧化氮与水反应”微型实验装置,并引导学生对NO2的制取、收集、NO2与水反应的定性和定量等方面进行实验探究和理论分析,使学生体验化学研究过程,激发学习化学的兴趣,较好地探索和验证了氮化物存在的多种形态和反应体系的复杂性。 关键词新课程 二氧化氮 氮化物 实验探究 从2004年秋开始,化学学科的新课程实验已在广东省普通高中全面推行。其要旨是:“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学研究过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力”[1]。而新课程实验的成败关键在于与新课程结构配套的教学改革的探索。本文以教材中常见的“二氧化氮”内容为例展开讨论。 “二氧化氮”的内容是化学教程的重头戏,它分量不亚于H2、O2、CO2、Cl2等。普通高中课程标准实验教科书《化学1(必修)》在编排二氧化氮上,改变了以往只重知识,不重过程的编排原则,以全新的“科学探究”形式呈现,非常符合科学的探究原则。可惜教材对它的介绍不多,学生对NO2的认识较肤浅,很多学生以为:“集满NO2的玻璃筒倒扣在盛水的水槽里,反应完毕,玻璃筒内仍余有1/3体积的气体,液面上升2/3。”这是从以往教材出发容易形成的误解。以下NO2与水反应实验探究将有助于帮助学生消除误解,理解问题的实质。 1氮氧化物的存在形态 1.1通常情况下氮氧化物的存在形态 通常情况下不可能有纯的二氧化氮[2],中学化学教材中多次出现2NO 2N2O4的可逆反应;大学教材中更标明了这个反应的温度范围(2NO2 264K～413K N2O4),温度低于0℃时,几乎只有N2O4,温度高于140℃时,又几乎只有NO2(高于150℃时,NO2分解为NO和O2),而N2O4在不同温度下的离解率如表1所示。 表1N2O4离解率随温度的变化 温度/℃26.735.439.849.560.270.080.690.5100.1121.5135.0离解度/%19.9625.6529.2340.0452.8465.5776.6184.8389.2395.2398.69 可知,在通常情况下不可能有纯净的NO2,只有NO2、N2O4的平衡混合物存在,比如,室温下,NO2的含量约为平衡混合物的1/5,有大约4/5是N2O4。 1.2存在于铜与浓硝酸反应体系中的氮氧化物形态 考察Cu与浓硝酸反应,随着反应的进行,硝酸越来越稀,产物中有NO2、N2O4和NO等多种成分,可能发生的反应有[3]: ①3NO2+H2O2H NO3+NO ②3N2O4+2H2O4H NO3+2NO ③NO+NO2+H2O2H NO2 ④2NO2+H2O HNO3+H NO22实验探究 化学实验是进行科学探究的主要方式,它的功能是其他教学手段无法替代的。实验教学有利于启迪学生的科学思维,揭示化学现象的本质。教师要注意改进传统的实验教学,精心设计各种探究性实验。为了更好地认识上述事实,使学生体验化学研究过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,结合我们的实验条件,我们设计了如下一套关于NO2的制取、收集和性质的实验,并组织学生参与实验探究,在教学中取得了理想的教学效果。现将我们的实验探究介绍如下。 2.1实验装置 本探究实验在自制的微型反应装置(参见图1) 141 2005年《化学教育》增刊 “理解和实施高中化学新课程”专刊