氨的催化氧化实验

实验目的

认识氨的还原性,理解氨催化氧化的反应原理及其在制硝酸中的作用。

实验原理

氨在催化剂和加热条件下被氧气氧化:4NH₃ + 5O₂ =催化剂,△= 4NO + 6H₂O,该反应放热。NO 在空气中继续被氧化:2NO + O₂ = 2NO₂。NO₂ 溶于水生成硝酸:3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO。

实验器材

• 浓氨水
• 锥形瓶
• 铂丝(或铬丝等催化剂)
• 酒精灯
• 坩埚钳(或镊子)
• 空气或氧气

实验步骤

1. 在锥形瓶中放入少量浓氨水,使瓶内充有氨气和空气。
2. 将铂丝(或其他催化剂)在酒精灯上灼烧至红热。
3. 迅速将红热的催化剂伸入锥形瓶内氨水液面上方。
4. 观察催化剂的变化以及瓶内气体颜色的变化。
5. 写出各步反应的化学方程式。

实验现象与结论

红热的铂丝插入瓶中后能继续保持红热,说明反应放出热量。瓶内气体由无色逐渐出现红棕色,说明生成了 NO₂。结论:氨在催化剂作用下被氧气氧化为 NO,NO 进一步氧化为 NO₂。

注意事项

• 氨气有刺激性气味,应在通风处进行。
• 灼烧后的铂丝温度很高,须用夹持工具,谨防烫伤。
• NO2 有毒,尾气需妥善处理。

常见问题

为什么红热的铂丝能一直保持红热?

氨的催化氧化是放热反应,放出的热量使铂丝持续保持红热。

氨的催化氧化在工业上有什么用?

它是工业制硝酸的第一步,生成的 NO 再氧化为 NO₂,NO₂ 与水反应得到硝酸。