江蘇省徐州市第八中學(221000) 王紹凱

江蘇省徐州市西苑中學(221000) 李德前

在中學物理、化學、科學等實驗課上以及課外科技活動中，常借助紅棕色二氧化氮氣體的擴散來探究或驗證分子的熱運動(有關裝置見圖1、圖2)。該實驗呈現(xiàn)的現(xiàn)象比較明顯，操作也比較簡便，但藥品的用量較大、沒有體現(xiàn)尾氣處理等，這也是該實驗的不足之處。筆者在實驗教學中，參考有關文獻對該實驗進行了優(yōu)化與創(chuàng)新，取得了顯著的教學成效。

1 實驗原理

無色無味的一氧化氮氣體接觸到氧氣立即變?yōu)榧t棕色的二氧化氮氣體，通過觀察紅棕色氣體的出現(xiàn)及其擴散，可以充分證明一氧化氮分子、氧分子、二氧化氮分子等都在無規(guī)則運動之中。

2 實驗用品

100 mL錐形瓶，60 mL集氣瓶(實際容積約80 mL)，配套的橡皮塞，配套的磨砂玻璃片,銅絲，稀硝酸，氧氣(或空氣)，飽和的氫氧化鈉溶液等。

3 實驗裝置

新設計的氣體擴散實驗裝置見圖3。

4 實驗步驟

4.1 制取一氧化氮氣體

(1)取1個100 mL的錐形瓶，在瓶中裝滿稀硝酸；將帶有直角導管和粗銅絲的雙孔橡皮塞塞到錐形瓶的瓶口上，此時會有少量的酸液被壓入直角導管里(從而排除導管里的空氣)。

(2)取1個60 mL集氣瓶，在瓶中裝滿剛冷卻的涼開水；將帶有2根直角導管的雙孔橡皮塞塞到集氣瓶的瓶口上，此時會有少量的水被壓入直角導管里(從而排除導管里的空氣)。

(3)借助導氣管、乳膠管、橡皮塞等，將氣體發(fā)生裝置與收集裝置連接起來，并確保裝置氣密性良好。

(5)當集氣瓶中的水被全部排出時，說明瓶中已充滿一氧化氮氣體，此時立即將粗銅絲提起來，拉回到橡皮塞內(nèi)(反應即刻停止)；然后拔掉集氣瓶口上的橡皮塞，同時快速將玻璃片的毛面蓋在集氣瓶口上。

4.2 進行氣體擴散實驗

(1)再取1個60 mL集氣瓶(充滿空氣)，在瓶中倒入5～7 mL飽和的氫氧化鈉溶液。

(4)實驗結束，整理實驗用品。

5 實驗說明

(1)在組裝制取一氧化氮氣體的實驗裝置時，錐形瓶、集氣瓶里一定要充滿液體，這樣在瓶口塞入橡皮塞時，就能將橡皮塞所占空間里的那部分液體壓入直角玻璃管里，確保制氣裝置處于無氧狀態(tài)，因此制得純凈的一氧化氮氣體。

(2)在處理實驗尾氣時，一氧化氮氣體是不能被氫氧化鈉溶液吸收的，而二氧化氮氣體能被氫氧化鈉溶液吸收，因此要確保一氧化氮氣體完全轉(zhuǎn)化為二氧化氮氣體，這種情況下氧氣就必須足量。在振蕩氫氧化鈉溶液吸收尾氣時，2個集氣瓶口對口組成的實驗體系內(nèi)壓強會減小，振蕩幾次后，2個瓶口之間可以稍微錯開(出現(xiàn)縫隙即可)，使更多的空氣進入集氣瓶內(nèi)，從而確保氧氣足量。

(3)吸收二氧化氮氣體后的實驗廢液(含有硝酸鈉和亞硝酸鈉)，不要隨意傾倒，可以作為氮肥回收利用。

6 實驗優(yōu)點

(1)本實驗中的氣體發(fā)生裝置能隨時控制反應的發(fā)生和停止，方便多個班級學生的連續(xù)實驗。另外，用封閉式排水裝置收集一氧化氮氣體，有利于學生觀察一氧化氮是無色氣體，同時復習了化學實驗室收集氣體的方法。

(2)本實驗使用一氧化氮和空氣而不直接采用二氧化氮氣體，可以節(jié)約硝酸試劑(制取相同體積的一氧化氮和二氧化氮，前者的硝酸用量是后者的一半)；實驗過程中有色氣體、無色氣體向四周自發(fā)擴散，不僅排除了重力場的干擾，也使實驗現(xiàn)象多變、實驗結論可靠，有利于學生深刻認識氣體擴散現(xiàn)象，并培養(yǎng)學生的理性思維、綜合能力、創(chuàng)新精神和科學素養(yǎng)。

(3)本實驗涉及的是實驗室常用的實驗用品，有利于實驗教學的順利開展；實驗現(xiàn)象直觀有趣、與眾不同，能激發(fā)學生好奇心；實驗過程體現(xiàn)了綠色環(huán)保理念，有利于培養(yǎng)學生的社會責任感；實驗廢液的回收利用，體現(xiàn)了資源再生理念，培養(yǎng)了學生的可持續(xù)發(fā)展思想。