氨的催化氧化

1、实验目得：1) 通过氨得催化氧化实验装置得设计，进一步培 养根据 化学原理与客观条件自行设计勺安装实验装置得能力2) 通过杳阅文献及对本实验得探究过程强化收集与处理 信息、分析与归纳问题得能力。3) 探讨本实验成功得条件、矢键与操作技术。4) 增强绿色环保意识。实验教学目标：知识与技能：1) 了解氨得催化氧化反应得原理；2) 能准确描述氨得催化氧化反应得实验现 象；3) 熟练仪器得连接与使用。过程与方法：1) 通过对实验最佳反应条件得探究，巩固掌 握简单比较法；2) 在对实验得探究过程中，培养学生思考、分 析、解决问题得能力。情感态度与价值观：1)增强学生得环保意识。实验原理：1、实验中主要得

2、反应：催化剂4NH 3+ 5 0 2= ?= 4 NO + 6H 20 + Q2NO + O2 2 NO+ Q3NO + H2O 2HN0+ N O + Q NH +HNONUNO2、实验中可能出现得反应：（当氧气量不足时，可能会发生）4N f + 4 O2 = = 2 N 2O + 6 H 2 O4Nf+3O2-2N2 +6 HO实验设计思路：总探究思路：采用简单比较法探究氨催化氧化得最佳条件。设计思路：氨水得浓度及用量、催化剂得种类与用量，第一个洗气瓶中导管伸入液面得深度、温度等因素都 就是影响探究效果得因素在本实验中，重点探究氨水得浓度、催化剂得种类对 实验得影响。因此在实验过程中 控制

3、氨水得总体积为5 0ml,加热时间3mi n，导管伸入液面得深度不变先探究氨水得浓度对实验效果得影 响，得到最佳实验效果后固定氨水得浓度探究催化剂得种类对效果得影响，最后得出氨得催化氧化得最佳条件探究得因素及水平如下:氨水得浓度V(氨水)：v(水)加热时间催化剂种 类实验指标1:13mi nCwQ1催化剂就是否有明显红 热现象2、就是否有红棕色气体产 生。3、玻璃管内就是否有小水 滴2:3FqQ4： 5FqQ实验装置图：实验装置设计依据:气与催化剂在较高温度下进行得气体与固体之间得至诵(1)反应得原理：该反应就是氨气、氧反应，我们需要浓氨水具有挥发性丿11，会挥发殴丁同 frTTa)经查阅资料

4、是13、来进行实始三制备氨气,藩5、5人-27%在纯氧中得爆炸极限就，越 曰优点:装置简单，操作简便;得爆也氧量越iWtp地週扩科容减畑敢我们在此尽量不用纯氧壬得逸出速度。反应条件：b)反应需在较高温度下进行，普通得酒精灯满足不了要求，故我们在此采用得就是铜质三芯酒精灯；反应需要在催化剂得作用下进行，为了使气态得氨气与氧气与固态得催化剂充分接触，我们把催化 剂装在硬质玻璃管内。优点：硬质玻璃管常用来进行气体与固体得反应，与普通试管相比具有以下优点：第比普通试 管更耐高温；第二，两端开口更有利于气体得流通。生成物:c) NO就是红棕色有刺鼻气味得气体，同时就是一种大气污染物，因此应该用碱液进行吸

5、收， 同时由于气体得流通速度比较快，故可能有一部分氨气没有反应就直接逸出，又因为氨气极易溶于水，故碱液 中得得水就是可以对氨气进行吸收得。综合以上两个因素,我们可 以选用NaO H溶液来对尾气进行处理。实验研究得主要内容：1) “氨得催化氧化”实验装置一体化设计。2) “氨得催化氧化”最佳条件得探究。实验研究方案及实验记录：仪器：双联打气球、洗气瓶（3个）、铁架台、5 OmL量筒、250ml烧杯、电子秤、三芯酒精灯、胶管、玻璃棒、硬质玻璃管，直角导管，玻璃棉、铁丝；药品：浓氨水（25%28%）蒸馆水、NaOH （1 mol/ L）、Fe 2 03 C uO （NH） 2 Cr 2Q 实验 内容

6、:孚燃三芯酒精灯进行实验加热3min后缓慢鼓气，当瞧到< 有火星时，加快鼓气速度，加快I-气速度（-）实验操作步骤:催化剂得 填装'搭建实验装置a>制备催化剂'配置50ml 定 浓度得氨水观察并记录实验现象（二）篡验装置图一（三）实验内容及数据居记录.（1）氨水浓度得影响在硬质玻璃管中加入8- 10cm得CeO作为催何剂，保证催化剂得加热时间不变mL不同比 例得耐溯疇脸呼选用氨水浓度得最佳比例。数据记諭察实鳗果，对比探索氨催化氧化氨水浓度V （氨水）:V（水）加热时 间催化 剂催化剂 得红执 八、 现象红棕 色气体白烟实验分析1:23minCr2O3+催化剂得红热现

7、象不明显，也只有微弱得红棕色，但出现大量白烟，可能就是氨水得浓度 偏 低，并且鼓气太早造成得，故接下来增大氨 水得浓度进行实验2:3+/+催化剂得红热现象明显，且有较多得白烟产 生，推测原因鼓气得速度太慢。1:1+/催化剂红热现象明显，也有较多得红棕色气 体,几乎无白烟，就是比较理想得实验效果。接下来继续增大氨水得浓度，验 证该条 件就是否就是最佳条件。3:2+/+红热现象明显，无红棕色气体，有大量得白 烟产生，推测原因氨水得浓度太大。（2）催化剂种类对实验得影响在硬质玻璃管中分别加入2-3 cm得氧化铁与氧化铜作为催化剂，然后取50mL得2： 3浓度得氨水，催化剂 加热时间3m 1 n,探究

8、出实验得最佳催化剂。催化剂 种类加热时 间氨水得浓度 V （氨水）：V （水）催化剂得红热 现象红棕色 气体白 烟备注Cr2O33min1:1+/Fe2O3+/在实验过程中洗气瓶中出现了明显得 红色，可能就是一部分催化剂被气流 吹进了装置内。CuO+催化剂只有微弱得红热现象，也有少 量得红棕色气体，但产生人量得白 烟,可能就是因为鼓入气体得时间较早 或加热时间稍短。实验结论：在V （氨水）：V （水）为1:1，加热时间为3min得情况下使用Cr 2O 3做催化剂得效果要较 Fe 2Q,Cu0得效果好.（四）实验结论：（五）实验注意事项：1、氨气在空气中得爆炸极限为1 5、5%27%在纯氧中得爆

9、炸极限就是1 3、5%79%含氧量越高，极限 范围扩大，越容易爆炸，故我们在此尽量不用纯氧来进行实验，否则有发生爆炸得危险2、实验条件为高温，在实验过程中应防止烫伤。3、注意催化剂得制备与填装。在制备Cr2O3时，不要用玻璃棒搅拌，否则会使催化剂得粒度太细，不利于 气体得流通同时用FaO3 CuO做催化剂时需提前烘干药品中得水分，用量也应当适当减少.4、控制鼓气得时机与频率十分重要，加热3min后先缓慢得鼓入空气，观察到催化剂有火星出现则加快鼓 气得频率5、 硬质玻璃管得右端用铁丝固定，防止催化剂被吹跑。6插入氨水得导气管应伸入液面下，且同组实验中保持伸入得深度一致。问题与讨论：在利用氧化铜做

10、催化剂进行实验时，第一次无任何实验现象，即催化剂无红热，也无红棕色气体:产生，当时认为就是实验完全失败了，故又重新填装焙干后得催化剂进行实验，出现了微弱得红热现象，产生少量得红棕色气体现认为可能有以下两个原因：氧化铜得颗粒太细，气体无法流通；加热时间稍短，没有达到催化剂得活性温度。改进：将氧化铜与玻璃棉拌匀，增大接触面 积来进行实验；将加热时间改为5min左右因为在实验过程中，实验室内得换气设施打开，周围空 气流动速度较 快。实验注意事项：1、氨气在空气中得爆炸极限为15、5%27%，在纯氧中得爆炸极限就是1 3、5% -79%,含氧量越高，极限 范围扩大,越容易爆炸，故我们在此尽量不用纯氧来进行实验，否则有发生爆炸得危险。2、实验条件为高温，在实验过程中应防止烫伤。3、注意催化剂得制备与填装在制备Cr2 03时，不要用玻璃棒搅拌，否则会使催化剂得粒度太细，不利于 气体得流通。同时用F e2O3、CuO做催化剂时需提前烘干药品中得水分，用量也应当适当减少.4、控制鼓气得时机与频率十分重要，加热3min后先缓慢得鼓入空气，观察到催化剂有5、硬质玻璃管得右端用铁丝固定，防止催化剂被吹跑