氨气的制备及性质实验
氨气的制取及性质检验一体化实验
总第360期2021年4月实验教学与技术装备氨气的制取及性质检验一体化实验康泽伟 崔晓曼摘 要：通过一体化实验设计将氨气的制取、氨气的性质检验融合为一个综合实验，有利于学生对氨气进行综合分析，并逐步形成研究物质的一般思路和方法，激发学生学习化学的兴趣。
实验操作简单，绿色环保，适宜学生分组实验，培养学生科学探究与创新意识等学科核心素养。
关键词：氨气制备；性质检验；一体化；改进作者简介：康泽伟，硕士，二级教师；崔晓曼，本科，一级教师。
天津市静海区静海县第四中学，301600基金项目：天津市教育学会“十四五”教育科研规划课题《优化教学环节培养学生化学核心素养的实践研究》。
一、实验背景及问题提出氨气的制备及性质检验实验是人教版《化学(必修2)》第五单元第二节《氮及其化合物》的必做实验[1]，采用现行新课程标准教材所述的方法进行实验存在三方面的问题：一是需要事先收集好若干瓶氨气待用，准备时间较长，为开展实验增添了阻力。
二是喷泉实验效果有时不理想。
由于氨气易扩散，在制取和收集时，操作稍有不当就会有氨气泄漏，造成环境污染，且使用时容易使得喷泉效果不理想甚至实验失败；经典实验方法对氨气和收集氨气的装置的干燥程度要求高，稍有水分就易导致实验失败。
三是氨气的制备实验和性质检验实验大多需要分开进行。
基于以上问题，笔者设计了一体化实验装置[2-4]。
二、实验用品(1)实验仪器：250 mL 圆底烧瓶、铁架台、玻璃导管、橡胶导管、止水夹2个、250 mL 烧杯2个、500 mL 烧杯1个、药匙1个、红色石蕊试纸、5 mL 注射器3支、20 mL 注射器2支、改进双孔塞1个。
(2)实验药品：浓氨水、浓盐酸、氢氧化钠、酚酞溶液。
三、实验操作1.安装实验装置将两根带有止水夹的导管插入圆底烧瓶，呈一短一长放置，长管用于排水，倒吸形成喷泉，短管用于向下排空气并验满，注射器针头穿过胶塞呈悬空状态。
2.气密性检验关闭止水夹a ，打开止水夹b ，使用20 mL 注射器向圆底烧瓶内注入气体，产生连续的气泡，当向后拉动注射器活塞时，短导管内液面上升且一段时间内液面不下降证明气密性良好。
氨气的制法和性质
氨气的制法和性质一、实验目的：1、掌握氨气的实验室制备原理。
2、掌握氨气制备的装置安装、拆卸，气密性检查方法。
3、掌握氨气的收集、检验方法。
4、探究氨气的性质、干燥、尾气吸收方法。
二、实验原理：实验室用消石灰与氯化铵在加热的条件下，反应制取氨气： 2NH 4Cl + Ca(OH) 2CaCl 2 + 2NH 3↑+ 2H 2O三、实验装置： 四、实验用品：仪器：铁架台、铁夹、药匙、酒精灯、水槽、火柴、镊子、试管、导气管、硬质试管药品：Ca(OH)2粉末、NH 4Cl 粉末、浓盐酸、水、红色石蕊试纸 五、实验内容及现象观擦：实验步骤现象记录现象解释1、安装NH 3制备装置2、检查装置的气密性：用酒精灯稍稍给大试管加热；移去酒精灯观察到导气管口是否形成水柱。
3、取适量Ca(OH)2粉末、NH 4Cl 粉末，混合，将混合好的固体用纸槽送入试管底部，连接好装置。
4、加热，并收集气体，观察气体颜色、气味。
5、氨气的检验：a.用湿润的红色的石蕊试纸放入试管口，进行验满；b.用玻璃棒蘸取浓盐酸靠近试管口。
6、氨气溶于水，并检验溶液的性质：将收集满气体的试管移出用大拇指堵住，移入水槽中将大拇指移开，观察现象；再用大拇指堵住试管口将其从水槽中取出，向试管中的溶液加入几滴酚酞，观擦现象。
7、拆卸实验装置并清洗干净，摆放整齐。
加热观察到水槽中导气管口有气泡冒出，移去酒精灯观察到导气管口回流形成水柱。
大试管中有大量水珠生成和无色、有刺激性气味气体产生。
湿润的红色石蕊试纸变成蓝色或蘸取浓盐酸的玻璃棒有白烟产生。
可以看到试管内水柱上升， 加入酚酞时溶液变红2NH 4Cl + Ca(OH)2 CaCl 2 +2NH 3↑+ 2H 2O说明产生的气体是氨气且氨气已经收集满。
说明氨气极易溶于水，且溶于水之后，溶液呈碱性：NH 3+H 2ONH 3·H 2O六、问题思考1、如何制得纯净的氨气？2、尾气如何处理？。
中学化学实验_氨气的制备和性质检验
合成氨实验装置：实验结果：1．如图所示搭好装置，观察Y型管可以发现，Y型管的一端的内部是有一个露出来的小角，这一端放置锌片和稀硫酸来制备氢气，另外一段放置氯化铵饱和溶液和固体亚硝酸钠来制备实验所需的氮气，反应管中放置铁粉作为合成氨的催化剂，我们是将铁粉紧凑的夹在石棉中间。
2．在盛有要亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液的一边加热，到氮气产生较快时候，将酒精灯移到催化剂下面加热。
3．过了将近四分钟左右，锥形瓶中的酚酞试液变红色。
这时候Y型管中亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液反应很剧烈，液体有可能会贱到另外一端，这时候用盛有冷水的烧杯在这一端将温度降下来，会让反应不那么剧烈。
问题讨论：1.这个实验的Y型管有角的一端为何放的是锌粒和稀硫酸？答：因为锌粒是颗粒状，而亚硝酸钠是粉末状的，在有角的一边加入颗粒状的锌粒，可以在加入粉末状亚硝酸钠的时候，这个突出来的角可以防止锌粒滑落出来。
2.实验过程中为什么亚硝酸钠和饱和氯化铵的一端如此剧烈？答：若要制取较纯的氮气，可以用加热氯化铵饱和溶液与亚硝酸钠晶体(或饱和溶液)的混合物来制备氮气。
由于该反应是放热反应，所以当加热到开始反应时就应停止加热，并且在反应过程中，如果反应太剧烈，应用盛有凉水的烧杯将试管冷却。
3.制取氮气为何要用饱和氯化铵溶液，用稀溶液可以么？4.还有没有其它简单制氨气的方法？答：氯化铵和氢氧化钙，固固加热型，装置较简单，一般用Ca(OH)2，而不用NaOH，因NaOH碱性太强，对大试管腐蚀比Ca(OH)2强，在选用Ca(OH)2时要检验消石灰是否变质，因经过长期存放后消石灰部分变成碳酸钙，最好用新制的消石灰。
氯化铵与氢氧化钙Ca(OH)2质量比5：8为宜，如用硫酸铵代替氯化铵,则质量比为1：1，消石灰过量，以防止生成氨合物氨催化氧化制硝酸实验装置：实验结果：1.取半勺重铬酸铵置于石棉网上，放在三脚架上加热。
桔黄色重铬酸铵剧烈反应，分解为墨绿丝状的三氧化二铬，并且固体呈蓬松状。
氨气制备知识点归纳总结
氨气制备知识点归纳总结一、氨气的性质1. 氨气是一种具有刺激性气味的无色气体，具有碱性。
2. 氨气可以与一些氧化剂发生剧烈反应，产生较大的热量，甚至可以引起爆炸。
3. 氨气具有一定的毒性，长期暴露于高浓度氨气中会对人体造成损害。
二、氨气的制备方法1. 氨合成法氨合成法是目前主要的工业氨气生产方法，其原理是将氮气和氢气在催化剂的作用下，发生合成反应生成氨气。
催化剂通常为铁、铁合金和铑钛催化剂。
氨合成反应的化学方程式如下：N2 + 3H2 → 2NH32. 氨水分解法氨水分解法是通过加热氨水使其分解生成氨气和水蒸气的方法。
氨水分解反应的化学方程式如下：2NH3·H2O → 2NH3 + 2H2O3. 氨盐分解法氨盐分解法是将氯化铵和氢氧化钠作为原料，加热使其发生分解反应，生成氨气和水蒸气。
氨盐分解反应的化学方程式如下：NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl三、氨气的实验室制备方法实验室中常用的氨气制备方法主要包括氨水分解法和氨盐分解法。
1. 氨水分解法氨水分解法是实验室中制备氨气的简便方法，其原理是通过加热氨水使其分解生成氨气和水蒸气。
操作步骤如下：(1) 实验装置：取一烧杯或烧瓶，加入适量氨水。
(2) 加热分解：用加热装置将烧杯或烧瓶中的氨水加热，使其分解生成氨气和水蒸气。
(3) 收集氨气：用倒吸法或气体收集瓶将生成的氨气收集起来。
2. 氨盐分解法氨盐分解法是实验室中另一种制备氨气的方法，其原理是通过将氯化铵和氢氧化钠加热使其分解生成氨气和水蒸气。
操作步骤如下：(1) 实验装置：取一烧瓶或烧杯，加入适量氯化铵和氢氧化钠。
(2) 加热分解：用加热装置将烧瓶或烧杯中的氯化铵和氢氧化钠加热，使其分解生成氨气和水蒸气。
(3) 收集氨气：用倒吸法或气体收集瓶将生成的氨气收集起来。
四、氨气的应用氨气是一种重要的工业化学品，在各个领域都有着广泛的应用。
其中主要包括以下几个方面：1. 化肥生产：氨气是合成氨肥料的原料，广泛应用于农业生产中。
氨气的制备和性质研究
氨气的制备和性质研究氨气是一种具有强烈刺激性气味的无色气体，是一种重要的工业原料，在化工，冶金，电子，生物医药等重要领域中广泛应用。
本文将从制备方法和性质研究两个方面来介绍氨气的特点，旨在使读者更全面地了解氨气。
一、制备方法1. 哈伯-博什法哈伯-博什法是工业制备氨气的主要方法，该过程是通过将氢气和氮气在高压下使用铁触媒催化合成氨气。
这个过程拥有低成本，长效稳定和高效能的特点。
自产氮从干燥空气中提取，而氢则从石油副产品如天然气提取。
2. 用尿素制备氨用尿素制备氨是一种基于化学反应原理的无公害低消耗的方法，该方法呈现出环保和经济性的特点，因此在当前趋势下被广泛应用。
在这个过程中，尿素会先加稀缩液次出（或成分中的缺水元素），然后获得除去蒸发后的尿素固体金间产氨。
这种方法可以显著降低氨气生产成本，具有很大应用前景。
3. 沼液发酵制氨沼液发酵制氨是通过使用一种特殊的发酵液转化沼液中的有机物质来制备氨气。
由于沼液来源广泛，生产成本低，同时使用传统氨制备工艺所产生的二氧化碳、其他污染物的排放也得到了很好的治理，因此这种方法也是目前被广泛研究的氨制备方法之一。
二、性质研究相比较于其他空气成分，氨气具有很多不同的化学和物理特征。
下面将介绍氨气的几种重要性质。
1. 氨气气味浓烈氨气具有很强的气味刺激性，人们可以通过肉眼和嗅觉感受到。
长时间吸入高浓度氨气会影响呼吸，烧灼皮肤等不良反应，因此必须在通风恰当的环境下使用和储存氨气。
2. 氨气稳定氨气具有一定的稳定性，但在常温下易溶于水，成为氨水。
同时，氨气也具有很强的还原性和碱性，可以形成硝酸、硝酸银等化合物。
3. 氨气易挥发由于氨气容易挥发，因此需要在严密密闭的容器中储存。
在氨气使用过程中需要采取各种措施控制挥发，避免安全事故的发生。
4. 氨气具有很多重要的应用氨气是一种重要的化工原料，通常用于生产肥料，合成其他化学品和消毒剂。
此外，氨气还被广泛运用于冷冻和制冷，能够在低温下稳定存在，这是由于氨气的气相成分具有极佳的热稳定性和热传导性。
氨气的实验室制法
4、验满： ①、湿润的红色石蕊试纸 ②、蘸有浓盐酸的玻璃棒
5、干燥：用碱石灰或生石灰在干燥管 或U型管中干燥。
6、吸收：用水浸湿的棉花团
U型管
干燥管
思考2
还有哪些方法可以制备NH3？
1、加热浓氨水
△
NH3·H2O
NH3↑+H2O
2、浓氨水和NaOH固体
【例】实验室里若用如图所示装置制取氨气，试 用表格形式列出图中装置的错误之处，并用文字 简要说明如何改正。（上海市高考题）
错误之处
①试管a管口向上倾斜 ②铁夹夹的位置不对 ③试管b管口向上 ④试管b塞上橡皮塞 ⑤反应物没加热
应如何改正
应略向下倾斜 应夹在离管口1/3处 应向下 将橡皮塞改为棉花团 用酒精灯加热
作业：
1、实验室制取下列气体时，可选用同一套气 体发生装置的一组是（ ）
A.NH3和Cl2
B.NH3和HCl
该实验装置要注意： （l）试管口应稍向下倾斜，以防止
产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而 引起试管破裂。 （2）铁夹应夹在距试管口l/3处。 （3）胶塞上的导管伸入试管里面不 能太长，否则会妨碍气体的导出。
标准装置
2、气体的收集装置
2.1 装置的分类 （1）排空气法
收集比空气 重的气体
C.NH3和CO2
D.NH3和O2
氨气的实验室制法
二、氨气的实验室制法
1、化学原理
在实验室利用铵盐与碱反应生成氨气的性质制取氨气
2NH4Cl + Ca(OH)2 △ 2NH3↑+2H2O +CaCl2 化学药品 NH4Cl固体与Ca(OH)2固体 反应条件：加热
2、实验装置
氨气
实验结论 氨气和氯化氢气体 反应生成白色固体。
⑶氨气与酸反应：
NH3+HCl== NH4Cl (白烟)
NH3+HNO3== NH4NO3 2NH3+ H2SO4== (NH4)2SO4 NH3 +CO2+ H2O === NH4 HCO3
氨气不能用 浓硫酸干燥
3．氨的用途：
制铵盐 制硝酸 制医用氨水 作致冷剂
NH3 水
喷泉是如何 形成的？
你还能找到其他 组合形成喷泉吗 (烧瓶中气体和 烧杯中液体)？
酚酞
1.物理性质
颜色： 气味： 状态： 密度： 水溶性： 沸点：
无色 有刺激性气味 气体 比空气的密度小 极易溶于水（1︰700） 氨易液化
2.化学性质 ⑴氨与水反应： NH3+H2O NH3· H2O NH4++OH-
实 验 一
实 验 二
无色溶液中含有NH4+
1.氨水显弱碱性的主要原因是( B ) A.通常状况下，氨的溶解度不大 B.氨水中的NH3·H2O电离出少量的OHC.溶于水的氨分子只有少量电离 D.氨本身的碱性弱
2.下列过程不属于氮的固定的是（ B ） A.N2→NO B.NH3→NH4NO3 根瘤菌 C.N2→NH3 D.N2 NO33.将NH4HCO3在试管中加热，使放出的气体依次 通过盛有足量过氧化钠的干燥管、足量浓硫酸的洗 气瓶，最后得到的气体是（ B ） A.NH3 B.O2 C.H2O D.CO2
制纤维、塑料、染 料
氨
制纯碱 制尿素
三、铵盐的性质 1.铵盐受热易分解：
铵盐：由铵根离子(NH4+)与 酸根离子构成的化合物
NH4Cl ==
△
氨气的性质实验报告
一、实验目的1. 了解氨气的物理性质和化学性质。
2. 掌握氨气的制备方法和检验方法。
3. 通过实验，加深对氨气性质的理解。
二、实验原理氨气（NH3）是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水，水溶液呈碱性。
氨气在常温下加压即可使其液化，沸点为-33.5℃。
氨气具有还原性，可以与酸、氧化剂等反应。
三、实验用品1. 实验仪器：铁架台、试管、酒精灯、滴管、集气瓶、烧杯、玻璃棒、玻璃片、镊子等。
2. 实验试剂：氨水、浓盐酸、酚酞试液、氧化铜、氢氧化钠、氢氧化钙、氯化铁等。
四、实验步骤1. 氨气的制备（1）取一个干燥的试管，加入适量的氢氧化钙粉末。
（2）用滴管吸取少量氨水，滴加到试管中。
（3）用酒精灯加热试管，观察试管中产生的气体。
2. 氨气的物理性质（1）观察氨气的颜色、气味、溶解性。
（2）取一个集气瓶，将氨气收集在瓶中，观察氨气的密度。
3. 氨气的化学性质（1）氨气与酸的反应取一个试管，加入少量氨水，加入少量浓盐酸，观察现象。
（2）氨气与氧化铜的反应取一个试管，加入少量氧化铜粉末，加入少量氨水，加热试管，观察现象。
（3）氨气与氢氧化钠的反应取一个试管，加入少量氢氧化钠固体，加入少量氨水，观察现象。
（4）氨气与氯化铁的反应取一个试管，加入少量氯化铁溶液，加入少量氨水，观察现象。
五、实验现象1. 氨气制备：加热试管时，试管中产生大量无色气体，具有强烈刺激性气味。
2. 氨气的物理性质：氨气为无色、有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水，密度比空气小。
3. 氨气的化学性质：（1）氨气与酸的反应：产生大量白烟。
（2）氨气与氧化铜的反应：黑色粉末逐渐变为红色。
（3）氨气与氢氧化钠的反应：无明显现象。
（4）氨气与氯化铁的反应：产生红褐色沉淀。
六、实验结论1. 氨气是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水，密度比空气小。
2. 氨气具有还原性，可以与酸、氧化剂等反应。
3. 通过实验，加深了对氨气性质的理解。
七、注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免氨气中毒。
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氨气的制备和性质的实验设计
【实验教学目标】
1、使学生知道氨气的工业制法和主要用途。
2、使学生了解实验室里制取氨气的一般原理并直观地感受并掌握氨气的主要性质。
3、通过实验探索过程体验，培养学生的自主研究精神和创新、归纳自学能力。
【实验教学重点】
氨气的制备原理和氨气的物理、化学性质
【实验设计意图】
氨气的制取及性质实验是中学化学实验教学的重点之一。
由于氨气极易溶于水，不能采用排水集气法收集氨气，通常用向下排空气法收集氨气，但收集到的氨气不纯，氨气浓度不大，会影响氨气的喷泉实验效果；氨气具有刺激性恶臭的气味，在实验过程中氨气很容易逸出，污染空气，同时也浪费药品。
对氨气的性质实验上，教材只是在传统意义上设计了氨气的喷泉实验，使指示剂变色及与HCl反应。
但对于氨中氮元素的化合价为-3，在一定条件下有失去电子的倾向而显还原性只是在理论上进行分析，在催化剂的作用下被氧化的实验要求比较高，实验的难度比较大，且实验的次数较多的需要搭建仪器需要消耗宝贵的课堂时间。
为了解决以上问题，特设计了一套氨气的制取及性质实验装置并探究氨气的性质。
一、实验原理
利用浓氨水和生石灰作用产生氨气：NH3·H2O=== NH3↑+ H2O
再在加热条件下用氨气还原氧化铜：2NH3 + 3CuO === N2 + 3Cu + 3 H2O 二、仪器药品
微型气体实验仪、塑料滴管、微型具支烧瓶、酒精灯、带弯头导管的单孔橡皮塞、烧杯、胶皮管等。
浓氨水，生石灰(新制)，氧化铜，浓盐酸，酚酞溶液，FeCl3溶液。
三、实验装置（见下图1、2）
图1剪去塑料滴管的下部图2 氨气的组合实验装置图
四、操作步骤和实验现象
1、检查装置的气密性
如图1所示，取一支塑料滴管，用剪刀剪去滴管胶头底部。
然后按照图2所示组装连接仪器，把剪去底部的塑料滴管向下插入水面以下，过一会儿，如果滴管内的水面明显低于烧杯内的水面，说明装置不漏气；反之如果二者水面相平，说明装置漏气。
也可以用手挤压滴管的胶头，如果塑料滴管的管口有气泡产生，说明装置不漏气。
2、制取收集检验氨气
在微型气体实验仪的凹坑加入适量生石灰，直管放进一段螺旋状铜丝，用带有弯头导管的橡皮塞塞紧管口，在导管上连接一个微型集气瓶（瓶口用橡皮塞塞紧），再用一段胶皮管将去底的塑料滴管连接到微型集气瓶的导管上，塑料滴管下端内塞一团棉花，然后将这个装置固定在铁架台上。
点燃酒精灯，给直管内的细铜丝加热，看到光亮的铜逐渐变成黑色。
将吸有少量浓氨水的塑料滴管插入微型气体实验仪的支管中，慢慢挤压胶头，逐滴滴入几滴浓氨水，制取少量氨气。
产生的氨气密度比空气小，微型气体实验仪内的空气可以通过弯头向下的弯头导管排出，这里实际上是用向下排空气法收集氨气。
过会儿在塑料滴管下口处挤压吸有少量浓盐酸的塑料滴管，浓盐酸中挥发出来的少量氯化氢气体和氨气反应，生成氯化铵，产生白烟。
也可以用湿润的红色石蕊
试纸在塑料滴管下口处检验氨气。
3、氨气还原氧化铜
滴入几滴浓氨水，产生少量氨气，给氧化铜加热，可以看到黑色氧化铜变成红色，同时装置内壁上出现有小水珠。
停止加热后，继续滴几滴浓氨水，使装置内充满氨气，直到装置冷却。
4、氨的喷泉实验
等装置冷却后，将上述装置中的塑料滴管插入到盛有适量水（水中滴有酚酞溶液）的烧杯中，塑料滴管的下端接触到烧杯底。
接着用手反复挤压胶头，促使装置内剩余氨气的溶解，可以看到由于氨的溶解，塑料滴管内的液面上升，沿着细径倒吸进微型集气瓶形成红色喷泉。
这样，既可完全消除剩余尾气的污染，又试验了氨的溶解性，可谓一举两得。
5、仪器的洗涤
首先取下支管上的塑料滴管，使装置内的部分液体回流到烧杯中，然后取下带有导管的橡皮塞，再用少量水冲洗。
五、实验细节说明
由于要进行喷泉实验操作，因此必须要保证整个装置密闭不漏气。
氨气还原氧化铜之后，还要继续制取少量氨气，防止空气进入装置内，使灼热的铜再次被氧化成氧化铜。
装置在冷却以后，再进行喷泉实验操作。
本实验是在密闭的微型实验仪器中进行的，如果直接选用氧化铜粉末进行实验，氨气在加热条件下还原氧化铜的反应比较剧烈，会有明亮的火花闪现，然后变成红色，在直管口较冷的地方甚至有水珠生成。
为了实验安全，实验时只需很少的氧化铜，不能用太多的氧化铜进行实验。
六、实验意义：
本次实验教学尝试用探究性学习方法组织学习，“用教材”而不“教教材”，改进后的实验过程更加富有科研效果，以教材为基础开发课程资源，基于教材又再生教材，以激发学生的学习积极性，培养他们自主学习的能力。
七、作业布置
1、小结今天所学的知识，画成知识网络形式。
2、思考能否用日常用品对课本中有关氨气的喷泉等实验进行改进。
并制订简易
的方案。
参考文献
[1] 王祖浩. 苏教版化学2（必修）2007
[2] 武汉大学，吉林大学等校编．无机化学（下册）．第3版，北京：
[3] 赵东洋．化学教学，2008，（1）：15-17。