实验六、氨氧化法制取硝酸实验的设计
2020年整理实验六 氨氧化法制硝酸.doc
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氨氧化法制硝酸是目前硝酸制取技术中应用最为广泛的方法之一，通过氨氧化作用将
氮气转化为硝酸，以及二氧化硫、氨水一部分形式的氮气转化为硝酸，因此在硝酸的催化
降解、比较反应的研究以及科学实验中有着广泛的应用。
氨氧化法制硝酸的原理及其机理是将氮气（N2）或二氧化硫与氧气同时催化氧化，氧
化后产生氮氧化物，继续氧化后，混合氢气。
氢气与硝酸转化后，产生了硝酸和氧气。
氨氧化法制硝酸过程中，需要使用集成的氮气及水的三相流反应，其中同时存在N2 、O2 、H2O三相反应，需要先将氮气及水进行拆分并均匀混合，然后将其气液充分混合，反应温度一般介于200-300℃，压力为0.5~0.8MPa，采用不同铁催化后可实现氮气与氧气转
化为硝酸和氧气的反应。
氨氧化法制硝酸过程有几种反应机理，根据反应机理不同分为前处理及后处理机理。
前处理机理是指氮气下临时存在的细粒氧化铁粉末，氮气可以发生反应，通过共存的氧原
子的吸附降低氮气的活化能，从而反应出硝酸；而后处理机理是指有催化剂参与，氮气发
生变化时，会改变催化剂上氧原子的活化能，从而使反应更加顺畅，能够得到更多的硝酸。
氨氧化法制硝酸过程实验由试验箱、反应器组成，试验箱和反应器之间由热池连接，
反应过程由氮气、二氧化氮、氨氧化铁、氢气等多种混合物不断进行反应，产物主要为硝
酸和氧气，因此需要常闭的罐内完成，并进行浓度的测量及控制。
氨氧化法制硝酸
(3)用氢氧化钠吸收： NO+NO2+NaOH=NaNO2+H2O
4NO2+2H2O+O2==4HNO3 4NO+2H2O+3O2==4HNO3
5、尾气的吸收 主要污染物：NO2和NO （1）碱液吸收法 2NO2+NaCO3==NaNO3+NaNO3+CO2 (2)催化还原法： H2+NO2=NO+H2O 2H2+NO=N2+2H2O CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2O CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O
4、NO2的吸收条件： 3NO2+H2O==2HNO3+NO 反应特点：可逆反应、正反应放热、正反应气体体积 缩小。 条件：低温、高压 工业操作：冷却水移走热量 现代硝酸的生产使用氨氧化和NO2的吸收均在加压下进行 的全压法，以及氨氧化和NO2吸收在两种不同压强下进行 的综合法。
二氧化氮的充分利用： 在二氧化课题 、
1、反应原理：
催化剂
NH3+5O2==4NO+6H2O 高温 2NO+O2==2NO2 3NO2+H2O==2HNO3+NO
2、原料： 氨气、空气、水
3、NO的制取： 4NH3+5O2==4NO+6H2O 4NH3+4O2==2N2O+6H2O 4NH3+3O2==2N2+6H2O 催化剂的作用：改变化学反应的速率并具有选择性， 能加快主反应的反应速率而对其他副反应不起催化作 用。 铂系催化剂 （主） 催化剂 非铂系催化剂（铁、钴、镍）
氨的催化氧化制硝酸
氨的催化氧化制硝酸
（一）实验目的
1．熟练掌握演示“氨的催化氧化制硝酸”实验的操作技能。
2．了解该实验不同的几套装置，提高对实验装置的选择、评估及改进等能力。
3．提高实验研究的初步能力。
（二）实验用品
锥形瓶、圆底烧瓶、双孔附导管橡皮塞两个、气唧、反应管、烧杯、石棉、重铬酸铵、氨水、石蕊试液。
（三）实验原理
(NH 4)2Cr 2O 7 Cr 2O
3 + N 2↑ +4H 2O
4NH 3+5O 2 4NO+6H 2O
2NO+O 2 2NO 2
3NO 2+6H 2O 2HNO 3+ NO
(四)实验装置
加热 加热 催化剂 氨催化氧化制硝酸实验装置
（五）实验步骤
（六）实验分析
1．圆底烧瓶中红棕色气体为二氧化氮。
2．圆底烧瓶中出现白烟，白烟为硝酸铵。
3．小烧杯内颜色变化，是二氧化氮与水反应产生硝酸，使石蕊变色。
（七）注意事项
1．反应前必须检查气密性。
2．取用的重铬酸铵要适量，若量过多，加热分解时会飞溅。
3．鼓气速度要不能过快，否则氨气来不及反应就直接加入圆底烧瓶，造成实验失败。
实验六、氨氧化法制取硝酸实验的设计
【实验目的】
1.结合一般中学化学实验室的条件，探 索并设计出氨氧化演示实验的合理装置。 提高改进和设计实验的能力。 2.掌握本实验成功的关键和操作技能。
【实验内容】
1. 设计出氨氧化法制硝酸的简易演示 实验装置；
2. 用非铂催化剂进行氨的催化氧化实 验。
图6-7 催化氧化氨制硝酸装置
【Hale Waihona Puke 意事项】1.催化剂的选择：Cr2O3 2.氨水浓度的选择 3.接收器的大小和形状：
烧瓶或锥形瓶比试管或烧杯效果好 4.控制产物导入接收器的时间： 催化剂发红时把导管插入接收器。
氨氧化法制硝酸教案(优秀9篇)
氨氧化法制硝酸教案（优秀9篇）氨氧化法制硝酸教案篇一教学目标：1.掌握硝酸的重要特性—氧化性。
2.通过对实验装置的改进，培养学生勇于探索、敢于创新的精神。
3.通过“王水”藏奖牌的故事进行爱国主义教学。
4.利用铜与硝酸反应中尾气处理等问题进行环境保护教育。
学法指导：1、分组实验、引导学生探究硝酸的氧化性2、分析硝酸在反应中表现的性质，推测硝酸与非金属、某些还原化合物如：Na2S溶液、Na2SO3溶液、FeO等反应的产物。
教学重难点：硝酸的氧化性。
教学用具：实验药品：浓硝酸、铜丝、NaOH溶液、蒸馏水。
实验仪器：小药瓶、胶头滴管、瓶塞、导气管。
教学方法：实验探究、对比分析、演绎类推。
【分组实验】每组所需实验仪器清单：浓硝酸1瓶、胶头滴管2个、铜丝2根、长导气管2个、短导气管1个、小药瓶4个、瓶盖2个、注射器1个、蒸馏水滴瓶、烧杯1个。
教学过程：【引课】介绍硝酸用途的介绍，让学生感觉到硝酸就在身边。
【投影】硝酸的用途图片【过渡】大家知道吗？图片中的炸药、医药、化肥、农药等等，都是以硝酸为原料进行加工制作的，可见硝酸无论在国防、科技、还是工农业生产中都起着很重要的作用，那么你对硝酸又了解多少呢？在初中我们已经知道了硝酸是三大强酸之一，在水分子的作用下，可以完全电离，具有酸的通性，而在实验室里用金属和酸反应制取氢气时，通常选择稀硫酸或盐酸，并没选择硝酸。
为什么呢？这就是我们今天要探讨的硝酸的另一性质――氧化性！【板书】硝酸的氧化性【师讲】我们上节课学习了氧化性酸――-浓硫酸，它在加热的条件下，可以与不活泼金属铜发生反应。
【副板书】Cu+2H2SO4(浓)△CuSO4+ SO2↑+2H2O 【过渡】在这个反应中，产生的气体是SO2，表现了浓硫酸的强氧化性，硝酸将和铜发生怎样的反应呢，我们就来探究一下硝酸与铜的反应。
【板书】一、硝酸与金属的反应【实验探究】硝酸与铜的反应【师讲】首先探究一下浓硝酸与铜的反应，给大家准备的实验仪器，都是常见的小药瓶、输液管、注射器等。
高中化学精品系列 实验：氨氧化法制硝酸 课件
提供多一些空气，使NO尽可ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多的转化为NO2
作用是什么？ 除去多余的氨气
氧化瓶
装置 装置 写出装置 F是尾气处理装置，写出方程式？生成亚硝酸钠 D和EB 的现象分别是什么？ 的方程式？ 对于尾气处理，你有没有更好的方法？ 4NH3+ 5O2
高温 催化剂
4NO + 6H2O
装置流程的设想
1.原料的获得 ——NH3 和 O2
由氨水提供。若当场制备，可能会导致： 回忆实验室制氨气和氧气 ①氨气浓度过高；②与空气混合不均匀等问题。 2.进入硬质玻璃管之前是否干燥? 需要，防止受热不均导致硬质玻璃管炸裂。 3.由玻璃管出来的除了NO还有什么？需不需要除去？ 还有水蒸气，必须除去，以免影响下一步实验。 4.下一步应该怎么做？以获得更多的NO2？
……
思考
有哪些制取硝酸的方法？
1.浓硫酸和硝酸钠反应 2.自然界氮的固定 3.氨氧化法 你能写出上述反应的化学方程式吗？ 2. H SO + NaNO 高温 1. + 6H NaHSO 放电 2 4 3 = HNO 3+ 4 3. 4NH + 5O 4NO O 3 2 2 ①. N2 + O2 = 2NO 催化剂 ②.高沸点 2NO + O2 = 2NO2低沸点 ③. 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氨氧化法制备硝酸
氨氧化法制备硝酸
硝酸的氨氧化法制备过程，是一种利用氨氧化酶以氨和氧气为原料，在适当的pH值
和温度条件下，进行氮氧交换合成出硝酸的过程。
此外，利用这一方法制备硝酸，可以有
效地把NH3中的氮同化成可利用的硝酸，从而达到节约资源、提高工艺效率的目的。
1、氨的还原：利用硝酸可以还原过氧化氢（H2O2）和过氧化氧（O2），还原氨，过
程涉及乙烯基和乙醇，如下反应：2NH3 + 2H2O2--->2NH2OH + 2H2O + O2
3、除去多余气体：在氨氧化反应后，产生的气体包括H2O2和N2，需要用水洗涤除去，排出到环境中。
4、硝酸水解：硝酸体系存在I-和NO2-，它们分布在溶液中，是硝酸离子的主要形式，通过下列反应，将NO2-和I-水解成H+和NO3-，形成硝酸。
HNO2 + H2O -->H3O+ + NO3-
5、收集溶液：将经过水解处理的溶液收集起来，经过精炼，即可得到硝酸制剂。
氨氧化法制备硝酸的固定步骤、反应条件以及所用的反应物，至少要满足上述几个方
面的要求，其中调节反应即是关键之一，只有适当的反应条件，才能保证生成硝酸的效率
最大。
另外，这种方法所产生的副产物只有硝酸溶液，比起其他法制备硝酸的方法生成的
副产物少，因此更加环保、可行。
《氨氧化法制硝酸》教案1.docx
《氨氧化法制硝酸》教案•课标要求1.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展状况。
2.认识催化剂的研制対促进化学工业发展的重大意义。
•课标解读1.了解氨氧化法制硝酸的工艺流程。
2.明确氨催化氧化制硝酸的原理。
3.掌握在实验室中制备硝酸的方法和操作。
•教学地位硝酸是化工生产屮的重要原料，氨氧化法制硝酸的模拟实验流程及操作方法是高考的高频考点，尤其是氮的循坏对生活、生产的影响为高考的热点。
•新课导入建议1908年，徳国化学家哈伯首先在实验室用氢气和氮气在600 °C. 200个大气压的条件下合成了氨。
后由布什提高了产率，完成了工业化设计，建立了年产1 000吨氨的生产装置，1 000吨氨气利用氨氧化法可生产3 000吨硝酸，利用这些硝酸可制造3 500吨烈性TNT。
这些烈性TNT 支持了德国发动了坚持四个多年头的第一次世界大战。
你知道工业上是如何制备硝酸的吗？•教学流程设计课前预习安排：看教材P：2“，填写［课前自主导学］,并完成［思考交流］。
O步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。
今步骤2：建议对［思考交流］多提问，反馈学生预习效果。
今步骤3：师生互动完成探究1,可利用［问题导思］作为主线。
步骤7：通过［例2］讲解研析，对“探允2、尾气的净化处理”中注意的问题进行总结。
u步骤6：师生互动完成“探究2”。
u步骤5：指导学生自主完成［变式训练1］和［当堂双基达标］1〜4题。
u步骤4：通过［例1］的讲解研析，对“探究1、硝酸的工业制法”中注意的问题进行总结。
步骤&指导学生自主完成［变式训练2］和［当堂双基达标］中的第5题。
今步骤9：引导学生自主总结木课时知识框架，然后对照［课堂小结］。
安排学生课下完成［课后知能检测］。
1.理解氨氧化法制硝酸的反应原理，并能利用反应原理说明如何制得一氧化氮和选择吸收二氧化氮的条件。
了解氨氧化法制硝酸过程中的尾气对环境的危害及其处理方法，树立环保意识。
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【实验目的】
1.结合一般中学化学实验室的条件，探 索并设计出氨氧化演示实验的合理装置。 提高改进和设计实验的能力。 2.掌握本实验成功的关键和操作技能。
【实验内容】
1. 设计出氨氧化法制硝酸的简易演示 实验装置；
2. 用非铂催化剂进行氨的催化氧化实 验。
图6-7 催化氧化氨制硝酸装置
【注意事项】
1.催化剂的选择：Cr2O3 2.氨水浓度的选择 3.接收Fra bibliotek的大小和形状：
烧瓶或锥形瓶比试管或烧杯效果好 4.控制产物导入接收器的时间： 催化剂发红时把导管插入接收器。