二氧化氮与水反应的微型实验

章链接，点击打开：

二氧化氮与水反应的微型实验

戢明

(河南省基础教育教学研究室 河南郑州 450016)

通信联系人，E-mail：jyshxjm@163.com

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空气尽量完全排除。这时，在导管上连接好塑料袋，继续制取氧气，将氧气收集在塑料袋中，备用。

4 气体的二次吸收

将充满氧气的塑料袋连接在玻璃管上端的导管上，小心地打开活塞，玻璃管内的水倒流进烧杯中，同时氧气被吸到玻璃管内，和剩余的一氧化氮气体反应，又重新生成二氧化氮，出现红棕色。当液面下降到接近15 mL位置时，立即关闭活塞。

接着，玻璃管内的水面又开始慢慢上升，红棕色又逐渐褪去。

重复以上操作，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并被水吸收。

5 尾气的吸收

当装置内剩余少量气体时，停止实验，取下塑料袋，打开活塞使玻璃管内的液体回流至烧杯中。再关闭活塞，取下多用滴管，打开水止夹，用洗耳球对着支管向单球管内慢慢反复吹气，使剩余的尾气被水充分吸收。

6 产物的检验

用pH计检验烧杯中所得溶液的酸性。

戢明. 二氧化氮与水反应的微型实验[J]. 化学教育,2016, 37(3): 69-71.