化学自习室移动版

二氧化氮为红棕色、有强烈刺激性气味、有毒性的气体。易溶于水，且能与水反应的一种酸性氧化物。在实验室制取NO₂时，能否用浓H₂SO₄来干燥NO₂气体，一般化学参考资料都没有明确指出，大学教材中的有关内容也是如此。但是目前在一些权威性著作中出现“浓硫酸可以用来干燥NO₂气体”。在一些高中化学复习资料中，用浓硫酸来干燥NO₂的练习和测试题频频出现。然而，这是一个十分明显的科学性错误。下面笔者就先用2个实验的客观现象来说明浓硫酸不能用于干燥二氧化氮气体。 
　　 
　　1 实验一 
　　 
　　1.1 实验装置如图1所示 
　　 
　　1.2 实验步骤 
　　在1支带有导管的试管中用铜和浓硝酸反应制取的NO₂气体，并且控制气流慢慢地通入到盛有大约2 mL 浓硫酸的试管里，将产生的尾气再通入到盛有NaOH溶液的烧杯中进行吸收处理，防止污染空气，然后仔细观察实验的现象。 
　　 
　　1.3 实验现象及结果 
　　(1)实验起初，通入到浓H₂SO₄中浓烈的红棕色NO₂气流经过浓硫酸时，我们发现红棕色的气体竟然是有进无出！没有一点气体外逸。 
　　(2)在短时间内浓硫酸吸收NO₂后，无色透明的浓硫酸没有颜色变化，大约经过2 min，吸收了更多的NO₂，浓硫酸才显浅红棕色。如果继续通入NO₂气体，浓硫酸混合溶液的颜色才逐渐加深。 
　　(3)在浅红棕色的浓硫酸混合溶液中加入一小块铜片，很明显的观察到铜片被溶解了。 
　　(4)再把吸收了NO₂的浅红棕色浓硫酸混合溶液在酒精灯上加热，混合溶液还没有达到沸腾以前，就会有大量被浓硫酸溶解的NO₂解吸出来，并且很清楚地看到一些气体从溶液中向外逸出。 
　　由此说明，NO₂这种酸性氧化物能够溶解于浓硫酸。 
　　 
　　2 实验二 
　　 
　　2.1 实验装置如图2所示 
　　 
　　2.2 实验步骤及现象 
　　向一充满红棕色NO₂气体的试管b中用注射器注入2 mL 浓硫酸，可以明显地观察到注入浓硫酸之后，气体的红棕色迅速消失，浓硫酸混合溶液起初变成浅红棕色的液体，随着二氧化氮气体量的增加，无色透明浓硫酸混合溶液变为红棕色透明液体，实验的现象非常显著。 
　　 
　　3 分析与结论 
　　 
　　综上所述，2个实验证明浓硫酸不能用来干燥二氧化氮气体。大学教材中明确指出，在通常情况下，二氧化氮和四氧化二氮是一种混合物，不可能有纯净的二氧化氮气体，二氧化氮和四氧化二氮的混合物之所以能被浓硫酸强烈吸收，主要是基于以下几个方面的原因： 
　　(1)物理吸收。NO₂、NO、N₂O₄等等以分子的形式溶解在浓硫酸中，如果吸收了比较多的二氧化氮时，使得无色透明的浓硫酸呈明显的浅红棕色透明的液体。? 
　　(2)NO₂的化学吸收。二氧化氮与浓硫酸反应生成了亚硝基硫酸(NOHSO₄)。化学反应方程式为： 
　　 
　　亚硝基硫酸在水中、酸中、空气中时会自发地分解释放出NO和NO₂气体。 
　　(3)N₂O₄的化学吸收。在室温下，NO₂和N₂O₄是一种混合物，在反应平衡混合物中NO₂仅占气体总体积的1/5不足，而N₂O₄气体却占4/5有余，那么，把NO₂充入到浓硫酸中，浓硫酸中含有水，水和N₂O₄反应。 
　　 
　　上述实验充分说明了浓硫酸不能用于干燥NO₂气体。