化学教学论实验报告——氨的催化氧化和喷泉实验
化学系2011级化学2班  罗晗  10111550218
一、实验方程式、装置：
1、氨的催化氧化：
2、氨与氧气发生的其他反应：
（1）（2）
（3）
3、重铬酸铵制备氧化铬催化剂：
4、一氧化氮反应生成硝酸：
5、圆底烧瓶中产生白烟：
6、氨的催化氧化实验装置：7、氨的喷泉实验装置：
二、实验注意事项：
1、在氨的催化氧化实验中，首先应该在石棉网上加热铬酸铵固体，使得橘红的重铬酸铵固体受热分解成为墨绿的氧化铬，作为本实验的催化剂。在这个步骤中，用酒精灯加热，重铬酸铵受热分解火星四射，固体飞溅，可以用于实验室模拟“火山喷发”情景。
2、氨的催化氧化实验和喷泉实验均是涉及到气体反应的实验，在实验开始之前，务必要检验装置气密性，防止由于装置漏气而影响化学反应的发生或实验现象的观察。
3、在氨的催化氧化实验中，盛装氧化铬是要用玻璃纤维作为支持物来固定氧化铬的位置，氧化铬不能平摊在管中，而是应该堆满管的直径，且长度约为1cm，因为这样可以增大氧化铬催化剂与氨气、氧气的接触面积，让其反应更加充分，防止氨气和氧气还未反应即从管的上端直接逸出，使得反应不充分，影响氨的催化氧化实验现象的观察。
4、在氨的催化氧化实验中，一共有三个检验实验成功的标志，即：氧化铬催化剂处出现火星，圆底烧瓶中出现红棕气体以及烧杯中石蕊试液变红。故而，为了能够充分观察到氧化铬催化剂处出现明亮的火星，在装入氧化铬是不能将其夯得太实，应该让其稍微疏松一些，以便于观察实验现象。
5、在氨的催化氧化实验中，一定要等到氧化铬催化剂处出现了火星才开始鼓入氧气，因为只有氧化铬催化剂被加热到一定的程度后，氨的催化氧化反应才开始进行，此时才鼓入空气，可以防止由于太早鼓入空气，使得浓氨水太早挥发，氨气进入反应管而带来的不必要的浪费。
6、在氨的催化氧化实验中，使用双连球鼓入空气时，应该控制进气速度，以盛放石蕊试液的烧杯中有一个一个的气泡冒出为宜，若鼓入空气的速度太快，则会造成反应不完全，浪费实验试剂；若鼓入空气的速度太慢，又会使反应速率太慢，迟迟不能观察到反应现象。虽然对实验造成的影响不大，但也不可过快或过慢。
7、在氨的催化氧化实验中，氨水的浓度将会对反应速率造成很大的影响，所以在配置氨水时，应该注意浓氨水与蒸馏水的比例，经试验探索发现，当浓氨水与蒸馏水的体积比为1:1.5时，反应速率最快。化学实验报告
8、在氨的喷泉实验中，烧杯中最好能够盛放加热好的热水，因为相较于冷水来说，热水中氨气的溶解度更大，同时，热水可以加速浓氨水的分解，生成更多的氨气，使得实验现象更加明显。
9、在氨的喷泉实验中，常常观察不到喷泉现象，而是只观察到圆底烧瓶中的酚酞溶液的页面不断上升，这是因为烧杯中水的页面太低，使得酚酞溶液上升到球形瓶中所受的压力不够大，没有能够使水快速上升，从而导致难以观察到如喷泉一样的现象。所以，为了避免这样现象的发生，我们应该使烧杯中水的液面高度尽可能的高一些，让酚酞溶液能够受到
更大的压力，从而使得液体迅速上升到圆底烧瓶中，以便于观察喷泉的实验现象。
三、实验思考：
1、在氨的催化氧化实验中，为什么催化剂要使用氧化铬？可以用其他催化剂代替它吗？它们又各有什么优缺点？
答：根据文献资料表明，可常用作氨催化氧化的催化剂有如下几种：Pt、Cu、Cr2O3、CoO、Fe2O3、MoO3、MnO2等，其中Pt的催化效果最佳，但价格昂贵，通常在中学实验教学中不采用；其次是Cr2O3，一般来说，这是中学进行该实验的常用催化剂，Cr2O3具有以下性质：绿粉末，熔点为2708K，刚玉结构，P型半导体，含正离子缺位。资料表明，对于氧化物催化氨氧化，不是催化的导电性质，而是它的非计量的过量氧与活性间存在简单的线性关系，但实验中用Cr2O3做催化剂容易发生爆炸，安全性不高，且Cr2O3的实验废渣对环境污染程度大。资料认为CuO可以代替Cr2O3做氨催化氧化的催化剂，MnO2对该实验也有一定的催化作用。因为具有以下结构和性质：黑褐粉末，熔点为1273K，P型半导体，含正离子缺位，体相还有过量的氧负离子存在，同时在高温下容易发生反应被氨还原成铜：3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2，此反应产生的铜可以避免实验发生
爆炸，MnO2同样为P型半导体，含正离子缺位，体相还有过量的氧负离子存在，与CuO混合可以提高反应速率。所以用CuO和MnO2取代Cr2O3作催化剂是可行的，它们具有以下优势：CuO和MnO2的矿藏丰富，价格相对低廉；CuO和MnO2对环境的污染比Cr2O3小；在高温下反应生成的Cu可以预防爆炸事故的发生。