NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實驗的改進(jìn)

周沛儀

人教版化學(xué)必修1模塊編排了NO和NO2的性質(zhì)實驗，這是一個探究實驗，要求學(xué)生自行設(shè)計，使所給的NO2氣體盡可能多地被水吸收。

但在實驗操作中，水吸收后NO2產(chǎn)生NO并被空氣氧化的現(xiàn)象非常模糊，而且NO散布在空氣中會造成室內(nèi)污染。

為了更直觀地觀察NO被氧化成NO2，使氮氧化物最大限度地被水吸收，同時杜絕所造成的污染，我對實驗做了如下改進(jìn)設(shè)計。

一、實驗用品

圓底燒瓶，抽濾瓶，錐形瓶，分液漏斗，玻璃管，橡膠管，T型管，橡皮塞，止水夾。MnO2粉末，10%H2O2溶液，極稀NaOH溶液，酚酞試液，NO2氣體。實驗裝置如圖1所示。

二、實驗步驟

1.圓底燒瓶中充滿事先制備好的NO2氣體。

2.錐形瓶中加入少量MnO2粉末，球形分液漏斗中加入一定量30ml至50ml10%的H2O2溶液。

3.抽濾瓶中加入一定量極稀的NaOH溶液，并滴加兩滴酚酞試液。

4.關(guān)閉止水夾1、3，打開止水夾2、4，將分液漏斗中一定量的H2O2溶液加入錐形瓶中，錐形瓶中產(chǎn)生的氣體經(jīng)止水夾2進(jìn)入密閉的抽濾瓶，氣體產(chǎn)生的壓力將抽濾瓶中的紅色堿性酚酞溶液通過玻璃管壓入圓底燒瓶中，形成噴泉。

溶液與燒瓶中的NO2反應(yīng)，造成瓶內(nèi)壓強下降，使抽濾瓶中的紅色溶液在燒瓶與抽濾瓶間壓強差的作用下持續(xù)不斷地涌進(jìn)燒瓶中，形成噴泉。進(jìn)入燒瓶后溶液紅色消失變成無色，氣體的顏色由紅棕色逐漸變淡，直至近乎無色。

5.噴泉停止后，打開止水夾1，關(guān)閉止水夾2，繼續(xù)從分液漏斗向錐形瓶中加入一定量的H2O2溶液，產(chǎn)生的氧氣經(jīng)止水夾1進(jìn)入燒瓶中，可清楚地看到燒瓶上方的氣體逐漸由無色變?yōu)榧t棕色。

6.關(guān)閉止水夾1，打開止水夾2，使錐形瓶中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入抽濾瓶，并形成壓強差，把抽濾瓶中的溶液壓入燒瓶中形成噴泉。隨著新產(chǎn)生的NO2的不斷溶解，燒瓶內(nèi)溶液上方氣體的顏色不斷變淺，直至近乎無色。

7.重復(fù)多次，或保持所充氧氣過量時，可使產(chǎn)生的NO全部被氧化成NO2，從而全部被溶液吸收。

三、原理

1.利用錐形瓶中產(chǎn)生的氧氣涌入抽濾瓶產(chǎn)生的高壓與燒瓶中NO2溶于堿液造成的低壓，形成較大的壓強差，把抽濾瓶中的堿液吸入燒瓶中。

為加快NO2與水的反應(yīng)，在吸入溶液中加入少量NaOH，一方面通過NaOH+HNO3=NaNO3+H2O加快可逆反應(yīng)3NO2+H2O 2HNO3+NO的平衡移動，另一方面，通過溶液進(jìn)入燒瓶后性質(zhì)由堿變酸指示劑的顏色變化，增加實驗的可視性。

2.實驗開始時，關(guān)閉止水夾1、3，打開止水夾2、4，使錐形瓶和導(dǎo)管中的空氣進(jìn)入到抽濾瓶中形成高壓，從而保證后面關(guān)閉止水夾2、打開止水夾1時，進(jìn)入燒瓶中的氧氣純度較高。

3.對于止水夾3，一方面可通過壓力調(diào)節(jié)控制噴泉的形態(tài)、噴射速度以及噴射時間，另一方面，萬一系統(tǒng)內(nèi)壓過大，可進(jìn)行減壓。

四、優(yōu)點

1.增強可視性

通過溶液顏色由紅色到無色，氣體的顏色在紅棕色和無色之間的顏色切換，使學(xué)生更直觀地感受其中的化學(xué)變化，從而更深入地理解其中所涉及化學(xué)反應(yīng)方程式的含義。

2.減少污染

由于有毒的NO2和NO氣體被控制在圓底燒瓶反復(fù)經(jīng)歷溶解-氧化-再溶解的過程，尤其是保持燒瓶中氧氣過量的情況下，所有NO最終都會被氧化成NO2而被溶液完全吸收，因此做到了有毒氣體在室內(nèi)空氣中的零排放，符合實驗設(shè)計的綠色環(huán)保理念。（指導(dǎo)老師：李銀秀）