化学教学论实验报告氨的催化氧化和喷泉实验文档

化学教学论实验报告——氨的催化氧化和喷泉实验《化学实验教学研究》实验报告“氨的催化氧化”实验设计与研究实验项目实验日期星期上午□下午□晚上□台号姓名学号同组人实验目的：实验教学目标：（1）通过氨的催化氧化实验装置的设计，进一步知识与技能：了解氨的催化氧化的反应原理；了解工业上制备硝培养根据化学原理和客观条件自行设计和安装实酸的反应原理。验装置的能力。过程与方法：通过教师演示实验的方法，引导学对生实验现象的（2）通过查阅文献及对本实验的探究过程进一步观察，从而提高学的生探究能力、创新意识和改进实验的能力。强化收集和处理信息、分析和归纳问题的能力，提情感态度与价值观：通过观察二氧化氮的红棕色现象，让学生体高实验操作技能。会化学的颜色之美；通过对二氧化氮有毒气体的尾气处理，倡导绿色化学的理念，增强学的生环保意识。（3）探讨本实验成功的条件、关键和技术操作。（4）增强绿色环保知识。实验原理：一、实验中主要的反应：催化剂4NH＋5O4NO＋6HO＋Q3222NO＋O2NO＋Q223NO＋HO2HNO＋NO＋Q223NH＋HNONHNO3343二、实验中可能出现的反应：实验设计（或改进）思路：催化剂催化剂4NH＋4O2NO＋6HO22324NH＋3O2N＋6HO22321、为使氨气和氧气能够同时参与反应，使用双连打气球往氨水溶液中鼓气。2、为确保反应气体充分地与催化剂接触以提高转化率，考虑到催化剂活性温度较高需要加热，本实验采用耐高温的双通管盛装催化剂，也能增强气体的流通性。NO3、为了更好地观察生成2的红棕色，在选用实验仪器时应尽量使用直径较大的容器（如平底烧瓶），也可以对收集装置加白色背衬。4、本实验将产生有毒5、当观察到催化剂前端明显红6、影响本实验的主要因素有：实验装置（干燥程度、气密性）、催化剂种类、催化剂温度及干燥程度、氨水浓度、鼓气频率与时机等，其中最为关键的因素是氨水的浓度。本实验主要探究氨水的浓度以及催化剂种类活性对实验性气体，为避免对环境的污染，使用NaOH溶液对反应产物进行尾气处理。热、洗气瓶里有棕红色气体生成时，表明实验成功。结果的影响。（1）氨水浓度的探究：固定条件：①三芯酒精灯（温度控制一定）；保持、利于反应气体流通）；②粗硬质双通玻璃管（活化温度③氨水总体积为50mL；④鼓气频率。探究内容：氨水浓度以V（氨水）：V（水）=1:1为中间点第1页共4页

（2）催化剂活性探究：固定条件：①三芯酒精灯；②粗硬质双通玻璃管；③最佳氨水浓度；④氨水总体积为50mL；⑤鼓气频率。探究内容：催化剂的种类（CrO、FeO、CuO）2323实验研究的主要内容：（1）氨的催化氧化演示实验方法和装置的设计。（2）该实验最佳条件的探究：①氨水浓度的探究；②催化剂活性探究。实验研究方案及实验记录一、实验操作步骤：实验装置的选取与组装装置气密性检测Cr2O3作催化剂V：V=1:1V：V=1:2V：V=2:3（氨水）（水）（氨水）（水）（氨水）（水）观察记录实验现象确立最优氨水浓度Fe2O3作催化剂CuO作催化剂观察记录实验现象确立最佳催化剂第2页共4页

二、实验装置图：玻璃棉螺旋状铁丝催化剂三芯灯NaOH溶液双连打气球氨水三、实验设计方案：（1）实验仪器：250ml大烧杯（1个）、洗气瓶（3个）、双连打气球、铁架台（铁甲、铁圈）、50mL量筒、电子秤、三芯酒精灯、橡胶管、玻璃棒、粗硬质双通玻璃管，直角导管，铁丝、蒸发皿、坩埚钳；（2）实验药品：浓氨水、蒸馏水、玻璃棉、NaOH固体、FeO、CuO、(NH)CrO。234227（3）实施方案：取NaOH固体配置1mol/LNaOH溶液待用，取适量(NH)CrO于烧杯，用灼热的玻璃棒与之接触4227直至其变为墨绿色的CrO，将CrO装入已有玻璃棉和铁丝定位的硬质玻璃管，催化剂大约3cm左右，加热催化剂23233min后开始按照一定的频率鼓入氨气（V：V（氨水）分别按1:1、2:1、2:3进行配制），观察实验现象。（水）四、实验数据记录：（1）最佳氨水的浓度的探究（CrO作催化剂）23实验现象预热序号V：V（氨水）（水）时间催化剂红棕色白烟水雾备注红热状况气体催化剂红热状态及气121:1+++++++++++体的红棕色明显，白烟较少说明氨水浓度比较适宜。催化剂红热，有较多的白烟产生，也出现红棕色气2:12:3+++++++3min体，说明此时的氨水浓度偏大，挥发出的氨气过量。催化剂红热状态及气体的红棕色不明显没，有产生白烟，说明氨水浓度偏低，挥发出的氨气量不足。3+-++由实验现象可得当V（氨）：V（水）=1:1时实验效果最佳，在该条件下催化剂红热程度明显，在短时间内就能观察到有明显的红棕色气体生成，且未产生大量白烟。结论第3页共4页

（2）催化剂活性探究（V：V=1:1）（氨水）（水）实验现象水雾催化剂预热种类时间序号催化剂红热状况红棕色气体白烟+备注催化剂红热状态及气体的红12CrO3min4min5min++++++++++棕色较为明显，且未产生大量白23烟，说明CrO的效果较好。23催化剂出现红热状态及气体的红棕色效果一般，说明催化剂的催化效果一般。FeO++++++23催化剂的红热状态不明显，3CuO++红棕色气体较少，说明该温度下CuO的催化效果较不理想。由实验现象可得选用CrO时实验效果最佳，在该条件下红热程度明显，在短时间内就23结论能观察到有明显的红棕色气体生成。FeO催化效果一般，CuO催化效果不理想。23五、实验结论：（1）最佳氨水浓度为V：V=1:1；（氨水）（水）（2）最佳催化剂种类为CrO。23六、实验注意事项：（1）整个装置要求气密性好，且所有的仪器实验前必须进行干燥。（2）实验需要高温，实验中在对双通管进行拆除时应握住两端，防止烫伤。（3）注意催化剂的填装：催化剂在双通管中应填充3cm左右的长度，不能留有间歇，且松紧适度，不能过松或过紧。（4）控制鼓气的时机和频率，防止催化剂在鼓气时吹跑。（5）氨气具有强烈的刺激性气味，同时实验过程中生成的二氧化氮气体有毒，应尽量避免吸入和排到空气中，实验应在通风条件下进行，并用碱进行中和吸收。问题与讨论：（1）哪些情况下会产生白烟？在实验中如何避免白烟的产生？答：产生的白烟实质上为NHNO，由于反应生成了红棕色的NO气体，NO溶于水形成HNO，若反应气体中43223NH的含量过大，则HNO与NH反应将生成NH4NO，即所谓的白烟现象。为避免白烟的产生，一方面可以通过减3333少氨水浓度或降低鼓气频率来减少NH的含量，另一方面也可以通过干燥洗气瓶来减少HNO的生成。33（2）通过观察，哪些现象说明氨水的浓度过高或过低？答：①氨水浓度过高现象：催化剂前端红热现象明显，红棕色气体不明显，有大量白烟生成；②氨水浓度过低现象：催化剂前端红热现象不明显，红棕色气体不明显。（3）实验时除了氨水的浓度和催化剂对实验结果有较大的影响外，鼓气的时机和频率也是本实验成功的关键，试分析鼓气的频率过快或过慢对实验结果会产生怎样的影响。答：鼓气频率过快时，NH的浓度过大时会产生白烟，不利于红棕色气体的观察；鼓气频率过慢时，NH的浓度33较低，催化剂前端红热现象不明显，可能观测不到红棕色气体