二氧化氮制取实验装置和除气操作的改进-《化学教学》(2021年2期).docx

龙源版权所有 二氧化氮制取实验装置和除气操作的改进作者：李旭娃来源：《化学教学》2021年第02期 摘要： 常用的制取二氧化氮气体的装置，在制备时会有产物气体逃逸。使用传统的除去二氧化氮余气的方法也会使有害气体泄漏。为此对二氧化氮制取实验装置进行改进，对二氧化氮气体的除去采用倒吸法，并将倒吸法的应用进行推广。运用倒吸法除去二氧化氮气体的方法内容和改进过程，对激发学生兴趣、培养化学学科核心素养是很好的教学资源。 关键词： 二氧化氮; 制取装置; 余气处理; 倒吸法; 实验改进 文章编号： 1005-6629（2021）02-0059-04 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 高中化学教材对于NO2及其性质的介绍主要安排在“氮和氮的氧化物”一章中。氮的氧化物有很多，涉及的问题也很复杂。在红棕色的NO2气体中，总是伴随着无色的N2O4的存在。它们之间存在着平衡关系2NO2（g）N2O4（g） ΔH 然而，NO2是一种有毒有害气体。在制取NO2时，用通常的制气装置难免会有NO2释放于空气中。在制取NO2和化学平衡实验之后，要除去NO2余气，如果处理不当，也会有NO2逃逸至空气中。这些释放的气体，会污染环境。 因此，采取怎样的方法防止NO2的逸散，是化学教师和实验室工作人员必须研究的课题，之前曾有该实验改进的一些文章发表[4]，但还不够完善。1 二氧化氮制取装置的改进 1.1 常用制取装置的缺陷性 在化学教学中，NO2气体常用铜和浓硝酸反应制取。少量的NO2制取一般在试管中进行，而化学平衡实验中的NO2用量较大，需要用容量较大的烧瓶来制取。通常将制气烧瓶与玻璃导管相连接，再将玻璃导管插入集气烧瓶中。如图1所示。 在制取气体过程中，将铜与浓硝酸混合后，其反应是持续进行的，从导管排出的气体也是持续进行的。这就使产生气体的排出过程与气体的收集过程不相吻合。如： （1）更换集气瓶时气体就会释放至空气中，收集的瓶数越多，气体释放得越多。（2）收集結束后，制气烧瓶内的铜和硝酸还会继续反应，生成的气体还会继续释放至空气中。即使将导管插入NaOH溶液中，气体排出较快时，仍有较多气泡会从溶液中逸出污染空气。 1.2 改进方法及特点 针对上述缺陷，对于NO2的制取装置进行如下改进。 在图1相应的装置中，将胶管从中间剪断，连接1个T形管（将T形管直管两端与胶管相连）。 在T形管的侧管（位于直管中间， 且与直管垂直的部分）配上止水夹K1，在T形管的右侧配上止水夹K2。在侧管上连接玻璃管，在玻璃管上绑1个气球，如图2所示。这样，就可使气体的制取和气体的收集在封闭条件下进行。 2 除气操作的改进 在除去烧瓶中的NO2气体时，通常的做法是去掉胶塞，向其中加入NaOH溶液，通过摇动，使NO2与NaOH溶液反应而除去。但这种操作在去掉胶塞时，气体会从瓶口向外扩散，在加入NaOH溶液时也会将气体排出瓶外。 那么，能不能在不取下胶塞的情况下让NaOH溶液进入呢？ 2.1 制气烧瓶中气体的除去 2.1.1 倒吸法的引入 由教材中的喷泉实验可知，当容器内部的气压小于外界大气压时，溶液就会自动进入容器内。 铜和浓硝酸制取NO2的反应剧烈，不需加热，反应后混合物的温度也不高（用手触摸瓶壁时有热感）。制取NO2后，烧瓶中剩余的铜和硝酸还会继续反应（但越来越慢），生成气体，放出热量，形成温度升高和气压增大的趋势。同时，体系内的热量会透过瓶壁而放出，形成气压减小的趋势。所以，制取气体时，瓶内气压大于外界大气压，气体会排出。当制取气体结束后，随着冷却瓶内气压变得小于外界大气压，这时，如果将导管插入NaOH溶液中，就会发生倒吸现象，NO2气体在封闭条件下与吸入的NaOH反应而被除···试读结束