[發明專利]一種二氧化氮溶于水的定量實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310036092.4
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103117016A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李大塘;劉永紅;張馨;黃輝
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于化學基礎理論教學設備及方法領域，具體涉及一種二氧化氮溶于水的定量實驗裝置及方法。

背景技術

由于NO₂易與水反應，通常采用排氣集氣法收集NO₂，但這樣所收集的氣體因混有一定量空氣而不純。另外，二氧化氮溶于水，并與水反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，據此，人們普遍認為把裝滿NO₂的試管倒立于水中，待試管內液面平穩后，試管內進入的液體是試管的三分之二，但實際上根本不是這個結果。反復實驗結果表明，純凈NO₂溶于水，試管內進入的液體可以充滿整個試管。顯然，這與產生的NO溶于水、水中溶有O₂及NO溶于稀硝酸有關。因此，如何設計一套制取收集純凈NO₂反應裝置是本發明研究的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種二氧化氮溶于水的定量實驗裝置，以制取NO₂，并將NO₂溶于水，避免了排氣集氣法所收集的氣體的不純凈性，從而實現純NO₂溶于水定量實驗的目的。

本發明的第一個目的是通過如下的技術方案來實現的：該二氧化氮溶于水的定量實驗裝置，它包括試管夾、量筒；它還包括步驟一裝置和步驟二裝置，步驟一裝置包括一對等高的大試管和小試管，小試管底部開有小孔，小試管套于大試管內并共同置于廣口瓶中，小試管中裝滿濃硝酸和一塊銅片，小試管的管口塞有橡皮塞，大試管與小試管的夾層也充滿濃硝酸；步驟二裝置是將步驟一裝置中的小試管從大試管中提起并充滿二氧化氮氣體后與大試管共同置于裝有水的敞口容器內，小試管的底端略低于大試管的濃硝酸液面，并且敞口容器水面高于小試管的底端。

本發明的目的之二在于提供基于上述二氧化氮溶于水的定量實驗裝置的定量實驗方法，該方法包括：

步驟一，純二氧化氮的制?。?/p>

（1）將一支與大試管等高的底部開有小孔的小試管套入大試管內，并將它們共同插入廣口瓶中，再向小試管中注入濃度為63%的濃硝酸，使濃硝酸液面低于管口約0.5cm處并保持穩定為止后，向小試管中投入一塊銅片，在小試管口立即塞上橡皮塞；

（2）迅速提起小試管，使其下端略低于大試管的濃硝酸液面，并用試管夾將其夾住擱在大試管口上，待反應進行到小試管內全部充滿紅棕色的二氧化氮氣體；

步驟二，純二氧化氮溶于水：

（1）把已充滿二氧化氮氣體的小試管連同大試管一起從廣口瓶中提出并置于裝有水的敞口容器內，并使小試管的底端低于敞口容器水面，再把大試管拿出水面，12~16h后小試管內液面上升至滿；

（2）慢慢提出小試管并將其底部小孔對準干燥量筒后，拔開管口橡皮塞，使管內的水全部漏入量筒中，記下水的體積，水的體積即是溶于水二氧化氮的體積。

本發明可靠性強、重現性好、成功率高，現象明顯、富有個性，藥品、材料易得，耗時短，操作便捷、安全性強，儀器、裝置簡單。本發明的有益效果體現如下：

（1）有效地解決了制取純凈NO₂及其溶于水的定量方法。

（2）有助于從理論上和實驗中充分認識NO₂和NO的性質。

（3）開創了制取純凈NO₂及其溶于水的定量方法。

（4）深刻認識和理解：NO能溶于稀硝酸。

（5）糾正了長期傳統錯誤結論。

（6）對如何準確掌握和靈活運用這些知識更好地為科研、生產和生活服務提供實驗依據。

（7）為如何將課堂教學與科學研究有機地結合起來發揮積極的促進作用，也是對學生進行個性化教育，拓展良好個性和創造性思維的有效方法。

附圖說明

圖1為本發明實施例的裝置結構示意圖。其中，圖中a為步驟一裝置的結構示意圖，圖中b為步驟二裝置的結構示意圖。

圖2、圖3為本發明實施例方法的過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實驗實施例對本發明作進一步詳細的描述。