化學(xué)教學(xué)論實驗報告氨的催化氧化和噴泉實驗文檔

化學(xué)教學(xué)論實驗報告——氨的催化氧化和噴泉實驗《化學(xué)實驗教學(xué)研究》實驗報告“氨的催化氧化”實驗設(shè)計與研究實驗項目實驗日期星期上午□下午□晚上□臺號姓名學(xué)號同組人實驗?zāi)康模簩嶒灲虒W(xué)目標(biāo)：（1）通過氨的催化氧化實驗裝置的設(shè)計，進一步知識與技能：了解氨的催化氧化的反應(yīng)原理；了解工業(yè)上制備硝培養(yǎng)根據(jù)化學(xué)原理和客觀條件自行設(shè)計和安裝實酸的反應(yīng)原理。驗裝置的能力。過程與方法：通過教師演示實驗的方法，引導(dǎo)學(xué)對生實驗現(xiàn)象的（2）通過查閱文獻及對本實驗的探究過程進一步觀察，從而提高學(xué)的生探究能力、創(chuàng)新意識和改進實驗的能力。強化收集和處理信息、分析和歸納問題的能力，提情感態(tài)度與價值觀：通過觀察二氧化氮的紅棕色現(xiàn)象，讓學(xué)生體高實驗操作技能。會化學(xué)的顏色之美；通過對二氧化氮有毒氣體的尾氣處理，倡導(dǎo)綠色化學(xué)的理念，增強學(xué)的生環(huán)保意識。（3）探討本實驗成功的條件、關(guān)鍵和技術(shù)操作。（4）增強綠色環(huán)保知識。實驗原理：一、實驗中主要的反應(yīng)：催化劑4NH＋5O4NO＋6HO＋Q3222NO＋O2NO＋Q223NO＋HO2HNO＋NO＋Q223NH＋HNONHNO3343二、實驗中可能出現(xiàn)的反應(yīng)：實驗設(shè)計（或改進）思路：催化劑催化劑4NH＋4O2NO＋6HO22324NH＋3O2N＋6HO22321、為使氨氣和氧氣能夠同時參與反應(yīng)，使用雙連打氣球往氨水溶液中鼓氣。2、為確保反應(yīng)氣體充分地與催化劑接觸以提高轉(zhuǎn)化率，考慮到催化劑活性溫度較高需要加熱，本實驗采用耐高溫的雙通管盛裝催化劑，也能增強氣體的流通性。NO3、為了更好地觀察生成2的紅棕色，在選用實驗儀器時應(yīng)盡量使用直徑較大的容器（如平底燒瓶），也可以對收集裝置加白色背襯。4、本實驗將產(chǎn)生有毒5、當(dāng)觀察到催化劑前端明顯紅6、影響本實驗的主要因素有：實驗裝置（干燥程度、氣密性）、催化劑種類、催化劑溫度及干燥程度、氨水濃度、鼓氣頻率與時機等，其中最為關(guān)鍵的因素是氨水的濃度。本實驗主要探究氨水的濃度以及催化劑種類活性對實驗性氣體，為避免對環(huán)境的污染，使用NaOH溶液對反應(yīng)產(chǎn)物進行尾氣處理。熱、洗氣瓶里有棕紅色氣體生成時，表明實驗成功。結(jié)果的影響。（1）氨水濃度的探究：固定條件：①三芯酒精燈（溫度控制一定）；保持、利于反應(yīng)氣體流通）；②粗硬質(zhì)雙通玻璃管（活化溫度③氨水總體積為50mL；④鼓氣頻率。探究內(nèi)容：氨水濃度以V（氨水）：V（水）=1:1為中間點第1頁共4頁

（2）催化劑活性探究：固定條件：①三芯酒精燈；②粗硬質(zhì)雙通玻璃管；③最佳氨水濃度；④氨水總體積為50mL；⑤鼓氣頻率。探究內(nèi)容：催化劑的種類（CrO、FeO、CuO）2323實驗研究的主要內(nèi)容：（1）氨的催化氧化演示實驗方法和裝置的設(shè)計。（2）該實驗最佳條件的探究：①氨水濃度的探究；②催化劑活性探究。實驗研究方案及實驗記錄一、實驗操作步驟：實驗裝置的選取與組裝裝置氣密性檢測Cr2O3作催化劑V：V=1:1V：V=1:2V：V=2:3（氨水）（水）（氨水）（水）（氨水）（水）觀察記錄實驗現(xiàn)象確立最優(yōu)氨水濃度Fe2O3作催化劑CuO作催化劑觀察記錄實驗現(xiàn)象確立最佳催化劑第2頁共4頁

二、實驗裝置圖：玻璃棉螺旋狀鐵絲催化劑三芯燈NaOH溶液雙連打氣球氨水三、實驗設(shè)計方案：（1）實驗儀器：250ml大燒杯（1個）、洗氣瓶（3個）、雙連打氣球、鐵架臺（鐵甲、鐵圈）、50mL量筒、電子秤、三芯酒精燈、橡膠管、玻璃棒、粗硬質(zhì)雙通玻璃管，直角導(dǎo)管，鐵絲、蒸發(fā)皿、坩堝鉗；（2）實驗藥品：濃氨水、蒸餾水、玻璃棉、NaOH固體、FeO、CuO、(NH)CrO。234227（3）實施方案：取NaOH固體配置1mol/LNaOH溶液待用，取適量(NH)CrO于燒杯，用灼熱的玻璃棒與之接觸4227直至其變?yōu)槟G色的CrO，將CrO裝入已有玻璃棉和鐵絲定位的硬質(zhì)玻璃管，催化劑大約3cm左右，加熱催化劑23233min后開始按照一定的頻率鼓入氨氣（V：V（氨水）分別按1:1、2:1、2:3進行配制），觀察實驗現(xiàn)象。（水）四、實驗數(shù)據(jù)記錄：（1）最佳氨水的濃度的探究（CrO作催化劑）23實驗現(xiàn)象預(yù)熱序號V：V（氨水）（水）時間催化劑紅棕色白煙水霧備注紅熱狀況氣體催化劑紅熱狀態(tài)及氣121:1+++++++++++體的紅棕色明顯，白煙較少說明氨水濃度比較適宜。催化劑紅熱，有較多的白煙產(chǎn)生，也出現(xiàn)紅棕色氣2:12:3+++++++3min體，說明此時的氨水濃度偏大，揮發(fā)出的氨氣過量。催化劑紅熱狀態(tài)及氣體的紅棕色不明顯沒，有產(chǎn)生白煙，說明氨水濃度偏低，揮發(fā)出的氨氣量不足。3+-++由實驗現(xiàn)象可得當(dāng)V（氨）：V（水）=1:1時實驗效果最佳，在該條件下催化劑紅熱程度明顯，在短時間內(nèi)就能觀察到有明顯的紅棕色氣體生成，且未產(chǎn)生大量白煙。結(jié)論第3頁共4頁

（2）催化劑活性探究（V：V=1:1）（氨水）（水）實驗現(xiàn)象水霧催化劑預(yù)熱種類時間序號催化劑紅熱狀況紅棕色氣體白煙+備注催化劑紅熱狀態(tài)及氣體的紅12CrO3min4min5min++++++++++棕色較為明顯，且未產(chǎn)生大量白23煙，說明CrO的效果較好。23催化劑出現(xiàn)紅熱狀態(tài)及氣體的紅棕色效果一般，說明催化劑的催化效果一般。FeO++++++23催化劑的紅熱狀態(tài)不明顯，3CuO++紅棕色氣體較少，說明該溫度下CuO的催化效果較不理想。由實驗現(xiàn)象可得選用CrO時實驗效果最佳，在該條件下紅熱程度明顯，在短時間內(nèi)就23結(jié)論能觀察到有明顯的紅棕色氣體生成。FeO催化效果一般，CuO催化效果不理想。23五、實驗結(jié)論：（1）最佳氨水濃度為V：V=1:1；（氨水）（水）（2）最佳催化劑種類為CrO。23六、實驗注意事項：（1）整個裝置要求氣密性好，且所有的儀器實驗前必須進行干燥。（2）實驗需要高溫，實驗中在對雙通管進行拆除時應(yīng)握住兩端，防止?fàn)C傷。（3）注意催化劑的填裝：催化劑在雙通管中應(yīng)填充3cm左右的長度，不能留有間歇，且松緊適度，不能過松或過緊。（4）控制鼓氣的時機和頻率，防止催化劑在鼓氣時吹跑。（5）氨氣具有強烈的刺激性氣味，同時實驗過程中生成的二氧化氮氣體有毒，應(yīng)盡量避免吸入和排到空氣中，實驗應(yīng)在通風(fēng)條件下進行，并用堿進行中和吸收。問題與討論：（1）哪些情況下會產(chǎn)生白煙？在實驗中如何避免白煙的產(chǎn)生？答：產(chǎn)生的白煙實質(zhì)上為NHNO，由于反應(yīng)生成了紅棕色的NO氣體，NO溶于水形成HNO，若反應(yīng)氣體中43223NH的含量過大，則HNO與NH反應(yīng)將生成NH4NO，即所謂的白煙現(xiàn)象。為避免白煙的產(chǎn)生，一方面可以通過減3333少氨水濃度或降低鼓氣頻率來減少NH的含量，另一方面也可以通過干燥洗氣瓶來減少HNO的生成。33（2）通過觀察，哪些現(xiàn)象說明氨水的濃度過高或過低？答：①氨水濃度過高現(xiàn)象：催化劑前端紅熱現(xiàn)象明顯，紅棕色氣體不明顯，有大量白煙生成；②氨水濃度過低現(xiàn)象：催化劑前端紅熱現(xiàn)象不明顯，紅棕色氣體不明顯。（3）實驗時除了氨水的濃度和催化劑對實驗結(jié)果有較大的影響外，鼓氣的時機和頻率也是本實驗成功的關(guān)鍵，試分析鼓氣的頻率過快或過慢對實驗結(jié)果會產(chǎn)生怎樣的影響。答：鼓氣頻率過快時，NH的濃度過大時會產(chǎn)生白煙，不利于紅棕色氣體的觀察；鼓氣頻率過慢時，NH的濃度33較低，催化劑前端紅熱現(xiàn)象不明顯，可能觀測不到紅棕色氣體