氨催化氧化制硝酸

化教论学生实
验报告册课题：《氨催化氧化制硝酸》姓名：王思氩
学号： 10111550105 日期：2013年11月20日
《氨催化氧化制硝酸》
四．实验操作
2.按图连接装置
3.检查装置的气密性
五．实验结果分析
1. 实验成功的三个指标：
根据实验现象，能够清楚地看到：
①双通管中的催化剂由墨绿色变为黑色
②在圆底烧瓶中能够明显看到棕黄色气体充满了整个瓶内
③石蕊试纸从初始的蓝紫色溶液变为枚红色溶液。

即：能够完全达到三个指标，实验成功。

2. 实验操作反思：
①催化剂的用量：
本次实验中，量取了一药匙（约2g）的重铬酸铵进行加热，但是加热后体积进行了多倍膨胀，在进行反应时，只取了其中的一半用量，就能够明显地出现实验现象，造成了一半药品的浪费
改进：
在实际进行实验时，采用半药匙（约1g）的重铬酸铵进行反应即可，以免造成药品的浪费。

②鼓气速率：
本次实验中开始时鼓气速率适中，现象明显。

A .但是后来在一次猛然鼓气时，由于气流过大，将双通管内的催化剂冲出一段距离，
使上部的双通管未能完全填充。

改进：
鼓气时，除了要注意让气泡均匀外，还必须注意不能在短时间内鼓气过猛，因为本实验的要求是玻璃丝棉不能夯实，所以如果气流突然加大，会使两端被玻璃丝棉夹住的三氧化二铬被冲散，造成催化不充分。

B．在催化剂散开后，继续鼓气，但是鼓气的速率不均匀，时慢时快，然后就看到圆底烧瓶内出现了白色烟雾，不过并不明显，只是附着在瓶壁内有薄薄的一层。

分析原因：
出现白烟，是因为氨气未能被完全催化，通过双通管到达圆底烧瓶中，最后生成了硝酸铵固体。

改进：
鼓气的速率除了要均匀外，还必须缓慢。

在最开始时鼓气的速率很慢，大约2s在烧杯中冒一个气泡，能够看到很明显的棕黄色气体现象。

所以，鼓气的速率可以稍慢一点，但是千万不能太快。

六．实验的相关思考：
出现深蓝色即有硝酸根离子。

4.本实验中没有干燥装置，是否需要进行干燥？
答：通过查阅资料得知，干燥装置并非实验成功的关键，有些装置不用干燥剂仍可确保成功。

但是本次实验过程中红棕色的二氧化氮气体在烧瓶中慢慢生成的同时烧瓶内却凝结了一些的水蒸气。

这主要是因为氨气在氧化后生成了大量的水：
①水蒸气的存在不仅不利现象观察，而且会将其吸收形成硝酸酸雾。

②水汽的存在会影响催化剂的活性，会影响反应的持续进行。

因此可将原有装置做下的改进，在燃烧管和烧瓶中增加一个装有无水氯化钙的干燥管。

在这里氯化钙不但具有干燥的作用，还能吸收过量的氨气，可以更加直接清晰地观察到红棕色的二氧化氮气体
5.分析三氧化二铬作为催化剂的优缺点，
答：①优点：三氧化二铬的催化性能很好，并且易得、便于操作，价格便宜、取材方便。

而且催化性能持久，能够长时间保持活性。

在大量实验的应用中都
能够使反应成功。

②缺点：在制备三氧化二铬的过程中，存在一定的潜在危害。

三价铬虽然对皮肤
等无直接损害，但是在空气中加热重铬酸钾如果有六价铬就会对皮肤、
鼻、喉等造成刺激性损害。

6.如何消除本实验中圆底烧瓶中产生的白色烟雾现象？
答：①首先明确产生白烟的原因：
当氨气不能被完全氧化时，过剩的氨气在圆底烧瓶中与产生的二氧化氮气体和一氧化氮气体反应生成硝酸铵和亚硝酸铵，白烟就是这两种固体小颗粒。

②所以，关键操作就是要消除过剩的氨气
③改进操作：在双通管和圆底烧瓶之间增加一个无水氯化钙的干燥装置：既可以
吸收过剩的氨气，又可以吸收尾部产生的水汽。

7.根据催化剂的温度，选择哪种加热方式会更好？
答：通过查阅资料：
氨催化氧化反应为强放热反应，但是温度过低，反应速度太慢，必须进行加热。

在大量实验证明，本实验的最佳反应温度咋500-800摄氏度。

进行对比实验：
在保证装置、条件等都相同的条件下，分别用酒精灯和煤气灯进行加热，
结论：
通过计时，用酒精灯进行加热，通过7-8分钟能够看到实验现象，用煤气灯进行加热，在3-5分钟能够看到实验现象，所以利用煤气灯加热能够更好地达到演示实验的效果。

8.本次实验中石蕊溶液的变色较为缓慢，大约用了10分钟，试分析是什
么原因？如何对这一原因进行改进？
答：①分析原因：
一氧化氮不能直接和水发生反应，必须在有氧气的参与下，才能变为硝酸，所以，如果氧气不够充足的话，二氧化氮的生成量小，硝酸的生成量自然也小，石蕊溶液的变色就缓慢
②解决关键：要增大烧瓶内的氧气含量。

③改进方法：
在圆底烧瓶中再增加一个导气管，从这个导气管鼓入空气或氧气，使一氧化氮一经生成就能被充分氧化为二氧化氮，再通入水中生成硝酸。

具体装置见下图：（从5号口通入空气）
七、关于教学的相关思考。