氨氣催化氧化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

項(xiàng)云+蔣金虎+黃穎潔

摘要：氨氣催化氧化反應(yīng)是高中化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)，按照老教材的方法做實(shí)驗(yàn)難以出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象。為此作者綜合考慮了各種影響因素，經(jīng)過(guò)不斷探究、改進(jìn)，成功設(shè)計(jì)出一種儀器簡(jiǎn)單、操作方便、現(xiàn)象明顯、綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)方法，取得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

關(guān)鍵詞：氣體制備一體化；干燥管組合應(yīng)用；雙氧水；三氧化二鉻

文章編號(hào)：1008-0546（2017）12-0085-01 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.029

一、問(wèn)題的提出

氨氣的催化氧化對(duì)氨氣性質(zhì)和硝酸工業(yè)生產(chǎn)原理的學(xué)習(xí)十分重要，但實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生很難掌握這一反應(yīng)，主要原因是缺乏實(shí)驗(yàn)的直觀印象。人教版老教材中曾設(shè)置了該反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)，但事實(shí)上鉑絲發(fā)紅及紅棕色氣體生成的現(xiàn)象難以實(shí)現(xiàn)，如今人教版必修1僅有反應(yīng)方程式，缺少演示實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生掌握起來(lái)非常困難，一學(xué)就忘。氨氣的催化氧化是中學(xué)化學(xué)難度最大的實(shí)驗(yàn)之一，給我們一線老師的教學(xué)帶來(lái)了很大的困擾，目前在各類公開課中尚未看到老師當(dāng)堂成功演示這一實(shí)驗(yàn)，大大影響了課堂教學(xué)效果。為此筆者綜合分析各種影響因素，經(jīng)過(guò)反復(fù)探究、不斷改進(jìn)，終于成功設(shè)計(jì)出一種儀器簡(jiǎn)單、操作方便、現(xiàn)象明顯、綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)課堂演示給學(xué)生留下了深刻的直觀印象。

三、實(shí)驗(yàn)用品

藥品：濃氨水（25%-28%）、雙氧水（30%）、二氧化錳、重鉻酸銨、堿石灰、無(wú)水氯化鈣、氫氧化鈉溶液

儀器：鐵架臺(tái)、酒精燈、分液漏斗、具支試管、干燥管、蒸發(fā)皿、試管、玻璃導(dǎo)管、單孔橡皮塞、試管架、玻璃纖維、脫脂棉

四、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1.組裝裝置：按圖1所示組裝儀器、檢查裝置的氣密性。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

1.混合氣體制備一體化，把氧氣和氨氣的制備裝置合二為一，方便教師課前準(zhǔn)備，現(xiàn)制現(xiàn)用，提高了氣體的反應(yīng)活性。

2.用氧氣代替空氣參與反應(yīng)，排除了大量氮?dú)鈱?duì)實(shí)驗(yàn)的干擾（N₂和O₂在高溫下也可生成NO），增大了反應(yīng)物濃度，加快了反應(yīng)速率。與用氣囊不停鼓入空氣的方法相比，本改進(jìn)消除了因大量氮?dú)庀♂尪趸绊懠t棕色的觀察，同時(shí)也減少大量氮?dú)饬鲃?dòng)帶走熱量而影響催化劑紅熱的出現(xiàn)。

3.干燥管的巧妙組合應(yīng)用，有效解決了反應(yīng)前后氣體干燥的問(wèn)題，省去了一些繁雜的操作，無(wú)水氯化鈣對(duì)氨氣、水的吸收，也消除了NH₄NO₃白煙的產(chǎn)生。

4.本裝置可通過(guò)滴加H₂O₂的快慢來(lái)控制氣體產(chǎn)生速率，具支試管中蘸有濃氨水的脫脂棉，既能產(chǎn)生NH3又能阻擋H₂O₂因劇烈反應(yīng)而沖出管口。

5.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單易得、操作方便、綠色環(huán)保，催化劑紅熱和大量紅棕色氣體生成的現(xiàn)象十分明顯，獲得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是因?qū)嶋H教學(xué)需要而產(chǎn)生，有效突破了氨氣催化氧化這一教學(xué)難點(diǎn)，期望我的改進(jìn)能對(duì)廣大一線教師有所幫助，讓氨氣催化氧化實(shí)驗(yàn)再次走進(jìn)更多的課堂，使我們的課堂取得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

1.混合氣體制備一體化，把氧氣和氨氣的制備裝置合二為一，方便教師課前準(zhǔn)備，現(xiàn)制現(xiàn)用，提高了氣體的反應(yīng)活性。

2.用氧氣代替空氣參與反應(yīng)，排除了大量氮?dú)鈱?duì)實(shí)驗(yàn)的干擾（N₂和O₂在高溫下也可生成NO），增大了反應(yīng)物濃度，加快了反應(yīng)速率。與用氣囊不停鼓入空氣的方法相比，本改進(jìn)消除了因大量氮?dú)庀♂尪趸绊懠t棕色的觀察，同時(shí)也減少大量氮?dú)饬鲃?dòng)帶走熱量而影響催化劑紅熱的出現(xiàn)。

3.干燥管的巧妙組合應(yīng)用，有效解決了反應(yīng)前后氣體干燥的問(wèn)題，省去了一些繁雜的操作，無(wú)水氯化鈣對(duì)氨氣、水的吸收，也消除了NH₄NO₃白煙的產(chǎn)生。

4.本裝置可通過(guò)滴加H₂O₂的快慢來(lái)控制氣體產(chǎn)生速率，具支試管中蘸有濃氨水的脫脂棉，既能產(chǎn)生NH₃又能阻擋H₂O₂因劇烈反應(yīng)而沖出管口。

5.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單易得、操作方便、綠色環(huán)保，催化劑紅熱和大量紅棕色氣體生成的現(xiàn)象十分明顯，獲得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是因?qū)嶋H教學(xué)需要而產(chǎn)生，有效突破了氨氣催化氧化這一教學(xué)難點(diǎn)，期望我的改進(jìn)能對(duì)廣大一線教師有所幫助，讓氨氣催化氧化實(shí)驗(yàn)再次走進(jìn)更多的課堂，使我們的課堂取得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。endprint