氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

王柯欣 陳純

摘 要：本文在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生以氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)為模型，進(jìn)行了氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微量化、安全化和綠色化，充分培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)。通過有毒氣體NO2的吸收實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：二氧化氮；一氧化氮；噴泉實(shí)驗(yàn)

人教版高中化學(xué)必修一第四章中，有多種化合價(jià)的非金屬元素成為了考試的熱點(diǎn)。其中，以氮及其化合物為例，教材中涉及到了NH3、NO、NO2、HNO3、銨鹽等的制備、性質(zhì)檢驗(yàn)及相互轉(zhuǎn)化，但由于物質(zhì)毒性較強(qiáng)，不利于學(xué)生健康，往往無法在課堂中實(shí)現(xiàn)，更很難讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究過程中。本文在教師引導(dǎo)下，學(xué)生參考教材中氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的基本操作，采用實(shí)驗(yàn)室常見儀器對(duì)NO、NO2的制備、性質(zhì)檢驗(yàn)及氣體之間的相互轉(zhuǎn)化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)探究。該探究過程既強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)教材知識(shí)的掌握情況，又培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)，更讓學(xué)生了解有毒氣體的尾氣處理的必要性，增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。

一、 二氧化氮的制備、二氧化氮與一氧化氮的轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1，檢查氣密性后，在裝置中分別放入對(duì)應(yīng)試劑。關(guān)閉K3，打開K1、K2，將銅絲伸入濃硝酸中，具支試管中產(chǎn)生大量紅棕色氣體。氣體經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入圓底燒瓶中，用向上排空氣法收集紅棕色氣體NO2。一段時(shí)間后，圓底燒瓶?jī)?nèi)集滿NO2氣體后，氣體經(jīng)長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入燒杯，將銅絲提起，使之離開液面，關(guān)閉K1，導(dǎo)管中液面不斷上升，液體進(jìn)入圓底燒瓶。當(dāng)燒瓶中液面上升至約三分之二處，液面不再發(fā)生變化，且燒瓶中紅棕色消失。關(guān)閉K2，打開K3，將少量氧氣通過注射器注入燒瓶中，無色氣體立即變?yōu)榧t棕色。關(guān)閉K3，打開K2，液面繼續(xù)上生，紅棕色氣體消失。反復(fù)幾次后，瓶?jī)?nèi)充滿液體。用pH試紙檢驗(yàn)燒瓶中液體，試紙顯紅色，說明溶液呈酸性。以上操作中經(jīng)歷以下反應(yīng)歷程：

二、 二氧化氮的噴泉實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2，檢查氣密性后，在裝置中分別放入對(duì)應(yīng)試劑。打開K1、K2，將銅絲伸入濃硝酸中，具支試管中產(chǎn)生大量紅棕色氣體。氣體經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入圓底燒瓶中，用向上排空氣法收集紅棕色氣體NO2。一段時(shí)間后，圓底燒瓶?jī)?nèi)集滿NO2氣體后，氣體經(jīng)長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入燒杯，將銅絲提起，使之離開液面，關(guān)閉K1，導(dǎo)管中液面不斷上升，液體迅速進(jìn)入圓底燒瓶，瓶?jī)?nèi)形成噴泉，燒瓶中紅棕色消失。以上操作中經(jīng)歷以下反應(yīng)歷程：

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所用裝置簡(jiǎn)單易得，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)微量化、安全化和綠色化，可應(yīng)用于課堂實(shí)驗(yàn)展示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)過程在密閉體系中進(jìn)行，可操作性強(qiáng)，試劑用量小，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。微量實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探究意識(shí)，提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。有毒氣體的吸收實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。

綜上所述，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行了氮的重要化合物相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)探究，充分培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。（指導(dǎo)老師：陳純）

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

王柯欣，陳純，陜西省西安市，陜西省西安中學(xué)。