“氨的催化氧化”实验设计

催化剂催化剂催化剂《化学实验教学研究》实验报告实验项目 “氨的催化氧化” 实验设计与研究 实验日期 星期 上午 □ 下午 □ 晚上 □ 姓 名 学号 同组人 台号 实验目的：（1）通过氨的催化氧化实验装置的设计，进一步培养根据化学原理和客观条件自行设计和安装实验装置的能力。

（2）通过查阅文献及对本实验的探究过程进一步强化收集和处理信息、分析和归纳问题的能力，提高实验操作技能。

（3）探讨本实验成功的条件、关键和技术操作。

（4）增强绿色环保知识。

实验教学目标：知识与技能：了解氨的催化氧化的反应原理；了解工业上制备硝酸的反应原理。

过程与方法：通过教师演示实验的方法，引导学生对实验现象的观察，从而提高学生的探究能力、创新意识和改进实验的能力。

情感态度与价值观：通过观察二氧化氮的红棕色现象，让学生体会化学的颜色之美；通过对二氧化氮有毒气体的尾气处理，倡导绿色化学的理念，增强学生的环保意识。

实验原理：一、实验中主要的反应：4NH 3＋5O 2 4NO ＋6H 2O ＋Q2NO ＋O 2 2NO 2＋Q 3NO 2＋H 2O 2HNO 3＋NO ＋QNH 3＋HNO 3 NH 4NO 3二、实验中可能出现的反应：4NH 3＋4O 2 2N 2O ＋6H 2O4NH 3＋3O 2 2N 2＋6H 2O实验设计（或改进）思路：1、为使氨气和氧气能够同时参与反应，使用双连打气球往氨水溶液中鼓气。

2、为确保反应气体充分地与催化剂接触以提高转化率，考虑到催化剂活性温度较高需要加热，本实验采用耐高温的双通管盛装催化剂，也能增强气体的流通性。

3、为了更好地观察生成NO 2的红棕色，在选用实验仪器时应尽量使用直径较大的容器（如平底烧瓶），也可以对收集装置加白色背衬。

4、本实验将产生有毒性气体，为避免对环境的污染，使用NaOH 溶液对反应产物进行尾气处理。

5、当观察到催化剂前端明显红热、洗气瓶里有棕红色气体生成时，表明实验成功。

氨气催化氧化：
氨气的催化氧化是一种化学反应，通常表示为：4NH3 + 5O2 =（催化剂,加热）= 4NO + 6H2O。

这个过程是工业制硝酸的第一步。

反应条件是催化剂存在并加热，此反应是放热反应。

在这个过程中，氨气（NH3）和氧气（O2）在催化剂的作用下发生反应，生成一氧化氮（NO）和水（H2O）。

催化剂可以降低反应的活化能，使得反应在较低的温度下就能进行。

此外，氨气催化氧化也需要注意一些事项。

例如，氨分解催化剂在制备过程中需要高温焙烧，但在实际使用过程中，反应温度应控制在一定范围内，以防止催化剂性能退化。

请注意，虽然氨气催化氧化在工业生产中有重要应用，但氨气本身具有刺激性，能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡。

因此，在处理氨气时必须格外小心，遵守相关的安全规定。

氨的催化氧化教案教案标题：氨的催化氧化教案教学目标：1. 理解氨的催化氧化反应的基本概念和原理。

2. 掌握氨的催化氧化反应的条件和影响因素。

3. 能够解释氨的催化氧化反应在实际应用中的重要性和意义。

教学步骤：引入：1. 引导学生回顾氨的基本性质和常见用途。

2. 提出问题：氨可以通过什么方式进行氧化反应？这种反应有何重要性？教学主体：3. 介绍氨的催化氧化反应的基本概念和原理，包括反应方程式和反应机理。

4. 解释氨的催化氧化反应的条件和影响因素，如温度、催化剂种类和浓度等。

5. 展示氨的催化氧化反应在实际应用中的重要性和意义，如在工业生产中的应用和环境保护等方面。

6. 进行案例分析，让学生通过实际例子理解和应用氨的催化氧化反应。

示范与实践：7. 进行实验演示，展示氨的催化氧化反应的实验过程和结果。

8. 引导学生进行小组讨论，设计并实施一个简单的氨的催化氧化反应实验。

9. 学生互相交流实验结果并进行总结，讨论实验中的观察现象和结论。

巩固与评价：10. 提供练习题，让学生巩固对氨的催化氧化反应的理解。

11. 进行小组或个人展示，让学生展示他们对氨的催化氧化反应的理解和应用。

拓展活动：12. 鼓励学生进行进一步的研究，探索氨的催化氧化反应的其他应用领域或相关领域的研究进展。

13. 组织学生参观相关的工业生产场所或研究机构，加深对氨的催化氧化反应的实际应用的认识。

教学资源：1. 氨的催化氧化反应的教材或参考书籍。

2. 实验器材和化学试剂。

3. 多媒体投影仪和电脑。

教学评价方式：1. 学生对于氨的催化氧化反应的理解程度和应用能力的评价。

2. 学生在实验中的操作技能和实验结果的评价。

3. 学生的小组或个人展示评价。

备注：根据学生的年级和学习水平，教案的内容和难度可以适当调整。

氨的催化氧化实验的改进
氨的催化氧化实验是一种常见的氧化反应，但是在实验中可能存在一些问题，如反应效率低、催化剂失活等。

为了解决这些问题，我们可以采取以下改进措施：
1.改进催化剂的制备方法：采用更先进的制备方法，如溶胶-凝胶法、沉淀法等，可以获得更高效的催化剂。

2.改进反应条件：控制反应温度、气体比例等反应条件，可以获得更高的反应效率。

3.增加氧化剂的浓度：增加氧化剂的浓度可以提高氧化的速率，从而加快反应速度。

4.添加协同催化剂：添加协同催化剂可以提高催化剂的活性，从而提高反应效率。

5.优化反应器设计：采用更优化的反应器设计，如增加反应器的物理表面积等，可以提高反应效率和催化剂的利用率。

通过以上改进措施，我们可以提高氨的催化氧化实验的反应效率和催化剂的利用率，从而获得更高质量的反应产物。

- 1 -。

探究得因素及水平如下：氨水得浓度V(氨水):V(水) 加热时间催化剂种类实验指标1:13min Cr2O31催化剂就是否有明显红热现象2、就是否有红棕色气体产生。

3、玻璃管内就是否有小水滴2:3 Fe2O 34:5 Fe2O 3实验装置图：实验装置设计依据：（1）反应得原理：该反应就是氨气、氧气与催化剂在较高温度下进行得气体与固体之间得反应,我们需要从以下几个方面考虑从而来设计整个实验：a)反应物得制备:①浓氨水具有挥发性,会挥发出氨气，故可以利用其性质来制备氨气;②经查阅资料可知,氨气在空气中得爆炸极限就是１5、5％~27%，在纯氧中得爆炸极限就是１３、5%～79％，含氧量越高，极限范围扩大,越容易爆炸，故我们在此尽量不用纯氧来进行实验,而就是采用一个双联打气球，通过不断得挤压来鼓入空气;③优点:装置简单，操作简便；同时在鼓入得过程中还可以增加氨气得逸出速度。

b)反应条件：①反应需在较高温度下进行,普通得酒精灯满足不了要求,故我们在此采用得就是铜质三芯酒精灯；②反应需要在催化剂得作用下进行,为了使气态得氨气与氧气与固态得催化剂充分接触，我们把催化剂装在硬质玻璃管内。

③优点:硬质玻璃管常用来进行气体与固体得反应,与普通试管相比具有以下优点:第一比普通试管更耐高温；第二，两端开口更有利于气体得流通。

c)生成物：①NO2就是红棕色有刺鼻气味得气体，同时就是一种大气污染物，因此应该用碱液进行吸收,②同时由于气体得流通速度比较快,故可能有一部分氨气没有反应就直接逸出，又因为氨气极易溶于水，故碱液中得得水就是可以对氨气进行吸收得。

综合以上两个因素,我们可以选用NaＯH溶液来对尾气进行处理。

实验研究得主要内容:1)“氨得催化氧化”实验装置一体化设计。

2)“氨得催化氧化”最佳条件得探究。

实验研究方案及实验记录:仪器：双联打气球、洗气瓶(3个)、铁架台、５0mL 量筒、250ml 烧杯、电子秤、三芯酒精灯、胶管、玻璃棒、硬质玻璃管,直角导管，玻璃棉、铁丝;药品：浓氨水（25%~28%)、蒸馏水、NaOH （１mo ｌ／L ）、F ｅ２O3、ＣuO 、（NH ４)２C ｒ2O 7 实验内容：（一）实验操作步骤：（二）实验装置图:（三）实验内容及数据记录：（１）氨水浓度得影响在硬质玻璃管中加入８—10cm 得Cr 2O 3作为催化剂，保证催化剂得加热时间不变（3min ），分别取50mL 不同比例得氨水进行实验，观察实验效果，对比探索氨催化氧化中选用氨水浓度得最佳比例。

1.某小组同学欲探究NH3催化氧化反应：4NH3 + 5O2= 4NO + 6H2O，按下图装置进行实验。

(1)装置A试管中的化合物X是（填化学式）。

(2) 甲、乙两同学分别按上述装置进行实验。

一段时间后，甲观察到装置F中有红棕色气体，乙则观察到装置F中只有白烟生成。

该白烟的主要成分是（填化学式）。

(3) 为了帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体生成，可在原实验基础上进行改进。

①甲认为是E反应后剩余O2太少导致F中无红棕色气体产生，预先在装置A试管内，除了NH4HCO3和X外，适当加入钠盐（填化学式）可以解决这个问题。

②乙则认为，可以在装置E、F之间增加一个装置，该装置可以是（填号）。

(1) Na2O2(2)NH4NO3(3) ①NaClO3 ②ab解析（3）①2NaClO3=加热=2NaCl + 3O2（^)②乙中有白烟（NH4NO3），关键是吸收水或氨气，a能吸收水分，b能吸收氨气又能防倒吸。

提问者评价最后一问是abc都选,你的解析也说明这一点.谢谢了!2.某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。

(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。

若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是 (填选项编号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为 (选填下列仪器编号，固定装置省略)。

(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：①；②。

(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：①装置B的作用是；②写出C中发生反应的化学方程式：；③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有。

题型：实验题难度：中档来源：不详答案（找作业答案--->>上魔方格）(1)②或③e、f、g、h(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置②在D后增加一个尾气吸收装置(3)①吸收CO2和水蒸气，并生成O2②4NH3＋5O24NO＋6H2O③铜片逐渐减少直至溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色解答本题要注意以下两点：(1)题目对制取氨气的药品有限制条件。

“氨的催化氧化”实验设计与研究实验报告实验目的：通过氨的催化氧化实验，研究氨氧化反应的催化剂、反应条件和反应机理。

实验原理：氨氧化是氨与氧气在高温下催化反应生成氮气和水的过程，反应式如下：4NH3+5O2→4NO+6H2O实验步骤：1.实验前准备：将所需实验溶液、试剂、催化剂准备好；2.实验前操作：将氨溶液与催化剂加入反应瓶中，并将氧气通入瓶中；3.反应操作：反应进行一段时间后停止通入氧气，收集生成的氮气和水，并测定其量；4.反应后操作：离心沉淀，收集沉淀物并加以分析。

实验材料：氨水、催化剂、氧气、反应瓶、离心机、量筒、烧杯等。

实验结果：根据实验观察和数据测量，记录了反应过程中氮气和水的生成量，并对沉淀物进行了分析。

实验讨论：1.对不同催化剂的催化效果进行了比较，发现一些催化剂对氨氧化反应具有较高的催化效率。

2.在不同的反应条件下进行实验，发现温度和氧气浓度对反应速率有较大影响。

3.分析了氮气和水的生成量与反应时间和催化剂种类的关系，推测了反应机理。

实验结论：通过氨的催化氧化实验，得出以下结论：1.氨氧化反应可以通过适当的催化剂催化加速；2.温度和氧气浓度对反应速率有较大影响；3.反应生成的氮气和水的量与时间和催化剂种类有关。

实验不足：1.实验中可能存在催化剂的选择不合适，导致反应效果不理想；2.实验中未对反应的具体机理进行深入研究，仅通过反应观察进行了初步推断。

进一步研究方向：1.深入研究氨氧化反应的机理，探索反应中的中间产物和反应路径；2.优化催化剂的选择和反应条件，提高氨氧化反应的催化效率；3.研究氨氧化反应在工业生产中的应用潜力，并进行相关工程化设计。

总结：通过“氨的催化氧化”实验，我们初步了解了氨氧化反应的催化作用和反应条件的影响，并对实验结果进行了分析和讨论。

希望进一步的研究能够揭示氨氧化反应的机理，为工业生产和环境保护提供更好的方法和技术。

氨的催化氧化实验
实验四
1.实验目的
（1）初步掌握根据反应原理设计物质制备实验方案的基本思路。

（2）掌握氨的催化氧化实验成功的关键和基本操作技能，提高改进
和设计实验的能力。

（3）研讨氨催化氧化法制硝酸实验的教学方法。

2.实验步骤
（1）结合中学化学实验室现有条件，设计几种氨的催化氧化实验的
简易演示实验方案，并画出实验装置图。

（2）制备所选用的催化剂。

（3）根据所选方案，进行氨的催化氧化实验。

要求既能看到催化剂
保持红热，又能看到红棕色二氧化氮气体的生成，且不出现白烟。

（烟是
固体小颗粒，烟是气体小液滴。

NH4NO3是烟，浓氨水和浓盐酸形成雾。

）
3.提示与思考
（1）本实验中你将如何获得氨气和氧气？说明理由。

（2）如何制备催化剂？
（3）请你分析，氨水浓度太高或太低会对实验结果产生怎样的影响？实验过程中，氨气能否全部被氧化？如果有未被氧化的氨气，是否需要除去？应怎样除去？
（4）在实验过程中你是否观察到了异常现象？请你分析这些异常现象产生的原因。

（5）请总结本实验成功的关键和操作技术。

4.实验教学设计
设计实验教学方案，讲授“氨的催化氧化”。

探索性实验教学设计：氨的催化氧化本实验旨在通过催化氧化氨的实验，让学生了解氨的化学性质和氧化还原反应，并让学生探索不同催化剂对氨催化氧化反应的影响。

实验原理氧化还原反应中，氨可以被氧气氧化为氮气和水蒸气，反应式为：2NH3 + 3O2 → 2N2 + 3H2O。

此反应是一个放热反应，在常压下可以自发反应，但反应速度非常缓慢。

为了加快反应速度，可以使用一些催化剂来促进反应进行。

常用的催化剂有铂、铜、铅等金属。

实验操作实验材料：氧气气瓶、氢气气瓶、氨水、漏斗、玻璃棒、铜粉、铂黑粉、活性炭粉、滤纸。

实验步骤：1、将50mL的氨水加入100mL的烧杯中，加入少量的玻璃棒搅拌均匀，得到5%的氨水溶液。

2、将溶液倒入圆底烧瓶中，加入适量催化剂，使用漏斗加入氧气气体并观察反应情况。

3、试验结束后，使用滤纸过滤反应液，观察产生的残渣。

实验结果实验过程中，可以记录反应开始时的气体体积和颜色、反应中的气体体积和颜色、反应结束时的气体体积和颜色。

同时，也可以观察产生的残渣颜色和有无催化剂残留等。

实验分析通过实验结果的记录和分析，可以得出以下结论：1、氨的化学性质以及氧化还原反应的基本原理；2、催化剂对反应速率的影响，不同的催化剂对反应有不同的影响；3、探究不同因素下反应的变化，如催化剂的种类、催化剂的用量等。

实验注意事项1、实验操作必须戴手套、护目镜、实验栏杆等防护措施，注意安全；2、氧气气瓶不得倾斜、碰撞或者擅自拆装；3、使用催化剂要注意不要呼吸进去。

总结通过这个实验，学生可以了解氨的化学性质和氧化还原反应，了解催化剂对反应速率的影响，进一步加深对化学知识的理解和掌握。

同时，也可以培养学生的实验操作能力和实验设计能力，培养学生的探究精神和创新能力。

氨水得浓度V(氨 水)：v (水) 加热时间催化剂 种类实验指标1:1 3mi nCwQ1催化剂就是否有明显 红热现象2、 就是否有红棕色气 体产生。

3、 玻璃管内就是否有 小水滴2:3F Q Q4：5F Q Q① NO 就是红棕色有刺鼻气味得气体，同时就是一种大气污染物，因此应该用碱液进行吸 收，② 同时由于气体得流通速度比较快，故可能有一部分氨气没有反应就直接逸出， 又因为氨 气极易溶于水，故碱液中得得水就是可以对氨气进行吸收得。

综合以上两个因素 ，我们可 以选用Na O H 溶液来对尾气进行处理。

实验研究得主要内容：1) “氨得催化氧化”实验装置一体化设计。

2) “氨得催化氧化”最佳条件得探究。

实验装置图： 实验装置设计依据： (1)反应得原理：该反应就是氨气、氧反应,我们需要反应物得制备：① 浓氨水具有挥发性川,会挥发② 经查阅资料可知.- 是13、来进行实验,而就是③ 优点:装置简单，操作简便；同时在鼓入得过程中还可以增加氨气得逸出速度。

反应条件：① 反应需在较高温度下进行，普通得酒精灯满足不了要求，故我们在此采用得就是铜质三 芯酒精灯；② 反应需要在催化剂得作用下进行，为了使气态得氨气与氧气与固态得催化剂充分接触， 我们把催化剂装在硬质玻璃管内。

③ 优点：硬质玻璃管常用来进行气体与固体得反应 ，与普通试管相比具有以下优点：第- 比普通试管更耐高温；第二，两端开口更有利于气体得流通。

生成物：气与催化剂在较高温度下进行得气体与固体之间得 至诵从以下几个方面考虑从而来设计整个实验：a) b) c)氧量越用一个双联打气球，池过来制备氨气，普5、5^ ~27%在纯氧中得爆炸极限就 ，越容减炸，故我们在此尽量不用纯氧制备催化剂,观察实验效果，对比探索氨催化氧化 (3min ),分别取50 居记录:得影响实验研究方案及实验记录：仪器：双联打气球、洗气瓶（3个）、铁架台、5 OmL 量筒、250ml 烧杯、电子秤、三芯酒 精灯、胶管、玻璃棒、硬质玻璃管，直角导管，玻璃棉、铁丝；药品：浓氨水（25%~28%）蒸馏水、NaOH （1 mol / L ）、F e 2 03 C uO （NH ） 2 C r 2Q 实验内容：（一）实验操作步骤：点燃三芯酒精灯「进行实验催化剂得 填装观察并记录实验现象 -」（二）实验装置图（三）实验内容及数据（1）氨水浓度 '配置50ml 一定浓度得氨水搭建实验装置\ ____________加热3min 后缓慢鼓气，当瞧到有火星时，加快鼓气速度，加快 --鼓气速度， ---------在硬质玻璃管中加入8— 10cm 得CeO 作为催化剂，保证催化剂得加热时间不变 mL 不同比例得氨水进行实验 中选用氨水浓度得最佳比例。