資源簡介

合成氨
實驗目的：
（1）初步掌握演示“合成氨”實驗的成敗關鍵和操作技能
（2）探討，研究提高試驗成功率和演示效果的具體方法
實驗原理：
NH4Cl+NaNO2 →NaCl+2H2O+N2
H2SO4(稀)+Zn→ZnSO4+H2
3H2+N2 NH3
此實驗為工業合成氨在實驗室的模擬做法，在工業上，我們常用N2 和H2在高溫和催化劑的條件下制取氨氣。在工業上，氮氣通常取自空氣，將空氣液化后和氧氣分離而分離出氮氣；氫氣通常用碳和水或者碳氫化合物和水的作用來制取。
而在實驗室，無法將空氣液化，所以我們采用NH4Cl+NaNO2和 H2+N2來制取氮氣和氫氣。
實驗裝置圖：
實驗藥品：
鐵架臺，Y形管，附導管橡皮塞，反應管，直角導管，橡皮管，燒杯，錐形瓶，研缽，鑷子，角匙，鋅粒，亞硝酸鈉，飽和氯化銨，1:4硫酸，石棉，還原鐵粉，酚酞
實驗步驟：
1. 按圖示搭建好裝置，檢查裝置的氣密性。
2. 取下Y形管，按順序加入藥品：先鋅粒，固體的亞硝酸鈉，再稀硫酸，氯化銨。如圖示，在Y形管的左邊裝入的是亞硝酸鈉和氯化銨，右邊裝入的是鋅粒和稀硫酸。
說明：裝藥品時，要先裝入兩邊的固體藥品，再分別裝入液體藥品，液體藥品應不超過分管的1/3，防止加熱反應沸騰時，液體飛濺到另一邊。
3. 在硬質玻璃管中，小心的從一端裝入石棉，再裝入適量的還原鐵粉，再裝入石棉堵上，這是該反應的催化劑。
說明：在塞入石棉時，一定要使得石棉能塞住試管，鐵粉也盡量訥訥個抱住試管，這樣可以盡量的使通過硬質試管的氫氣和氮氣能夠有機會接觸到催化劑鐵粉，使其發生反應。減少混入氨氣中的未反應氣體。
4. 在小燒杯中裝入蒸餾水，再滴入幾滴酚酞，連好裝置。
說明：酚酞試劑要用蒸餾水，因為自來水是硬水，其中是含有堿性物質的。
5. 點燃酒精燈，先對裝有催化劑的硬質試管加熱一段時間，在對裝有亞硝酸鈉和氯化銨的Y形管的支管加熱。
說明：應先對催化劑加熱，營造高溫環境，可保證反應物氣體通過硬質試管時，便可以反應。
現象：鋅粒接觸到稀硫酸，就開始反應放出大量的氫氣，而亞硝酸鈉固體和氯化銨接觸后，反應不是很劇烈，，為了反應能順利進行，我們對這一端的反應進行加熱，加熱后可看到大量氣泡產生。看到伸入燒杯中的導氣管口開始冒出氣泡，起初應該是氫氣，熱后逐漸有氨氣產生，但是氨氣中會混有未來得及反應就已經通過的氫氣和氮氣。
6. 反應進行約3分鐘后，看到燒杯中得酚酞試液逐漸變紅。說明已有氨氣產生。
說明：在反應過程中，Y形管加熱部分，一定要注意觀察液體的沸騰情況，若沸騰的很厲害，要移開酒精燈，用冷水冷卻一下，防止液體飛濺到Y形管的另一個支管中。
7. 將導氣管移出，用向上排氣法收集一小試管的氨氣。
8. 在集氣管口，用一小團蘸有酚酞試液的棉花塞住，用于檢驗氨氣是否已經集滿。當棉花變紅時，說明應經集滿。
9. 慢慢向上移出試管，用拇指堵住管口，移到滴有酚酞的水中，觀察水是否倒吸進入試管，并且吸入的水會變紅。
說明：此實驗重復做了幾次都沒有做成功，沒有看到水倒吸進入試管內，也沒有看到水變紅（器皿中水太多的緣故，且所集的氨氣量很少）
噴泉實驗失敗原因分析：此實驗裝置中制得到的氨氣量比較少，因為不能保證通過硬質試管的氮氣和氫氣都能反應完全，且生成的氫氣速度很快，量很多，用向下排氣法收集的時間越久，因為氫氣比氨氣輕，未來得及反應的氫氣把氨氣排出試管了，使得收集得到的氨氣更少了。所以，該實驗很難成功。
噴泉實實驗改進：
（1）該試驗中，由于制取得到的氨氣不純凈，且含量較低，導致噴泉實驗失敗。我們可以采用實驗室制取氨氣的典型方法：
NH4Cl+NaOH（濃）→NH3+NaCl （固-液反應）
2NH4Cl+Ca(OH)2 → 2NH3+CaCl2+H2O（固-固反應）
來制取較為純凈的氨氣。即可成功做出噴泉實驗。
實驗裝置：
（2）另外，通過查詢文獻，查到一種噴泉實驗的改進方案如下：
實驗用品：軟塑料瓶、尖嘴玻璃管、短玻璃導管、橡膠管、橡皮塞（雙孔）、止水夾、酚酞試液、水。
實驗裝置：
實驗改進操作及現象：
實驗前用軟塑料瓶收集一瓶氨氣并用帶有尖嘴玻璃管和盛有水的注射器
（或吸有水的膠頭滴管）的雙孔橡皮塞塞緊瓶口。
固定好實驗裝置。
推壓注射器（或擠壓膠頭滴管），使其中的水噴出與氨氣接觸。由于氨氣極易溶于水，故瓶內壓強減小，在大氣壓的作用下軟塑料瓶頓時變癟。
打開止水夾，由于軟塑料瓶內壓強小于外界大氣壓，燒杯中滴有酚酞試液的水沿著軟膠管上升到軟塑料瓶中，且由于氨氣溶于水形成的氨水呈堿性，使噴入的滴有酚酞的水變成紅色，故看到的是美麗的噴泉。
該實驗改進創新之處：
用軟塑料瓶盛氨氣，注入水后，軟塑料瓶頓時變癟，視覺效果好，學生易于理解氨氣極易溶于水且具有較大的溶解度的性質。
打開止水夾后燒杯中滴有酚酞試液的水噴射到變形的軟塑料瓶中，立即形成美麗的紅色噴泉，同時變形的軟塑料瓶又慢慢復原。學生容易理解氨氣的水溶液顯堿性。
實驗器材簡單易得，利用廢物，經濟環保。
。

展開更多......

收起↑