[发明专利]一种合成氨的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学实验仪器，具体地说是一种合成氨的实验装置。

背景技术

人民教育出版社2007年2月(第二版)出版，2015年第37次印刷普通高中课程标准实验教科书化学(选修2)化学与技术第一单元课题2人工固氮技术——合成氨设置有合成氨的演示实验。该实验装置，是利用80mL注射器将氮氢混合气(体积比1∶3)通入硬质试管，用铁丝绒作催化剂，在加热条件下反应，用湿润的pH试纸检验氨的生成。这个实验不仅有一定难度，而且只能进行一次实验转化，和工业生产实际原料混合气的循环多次利用有一定的距离。其次，这个实验只能定性地检测到氨的生成，无法测得原料气的转化率。为此，需要设计一套能够多次循环利用原料气的实验装置，并且可以测得每次实验的转化率。

发明内容

本发明的目的是提供一种实验原理简单，操作简便，绿色环保，安全可靠，能够多次循环利用原料气合成氨的定量实验装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

本发明一种合成氨的实验装置，包括：供气管、合成管、导气管、吸收管、尾气收集管；实验时，在供气管中按照一定比例收集氮气和氢气，在合成管中加入催化剂，吸收管中加入适量滴有酚酞溶液的水，将上述装置连接固定之后，通入反应混合气，然后给合成管加热。反应后的气体通过吸收管后，氨被吸收，剩余气体被收集在尾气收集管中并测出其体积。通过该装置不仅能模拟工业合成氨，还能测定出反应的转化率，并且能连续进行多次实验。

本发明具有操作简便，绿色环保，安全可靠等特点，实现了上述发明目的。

前述的供气管包括容器和活塞，二者可以密封连接，容器壁上设置有刻度，可以定量测定气体的体积；容器前端设置有支管，可以和合成管连接。

前述的合成管两端设置有支管，由耐高温材料制成，用于盛放催化剂。

前述的导气管设置有球泡状防倒吸装置，用于连接合成管和吸收管。

前述的吸收管设置有支管，用于盛放滴有酚酞溶液的水，检测和吸收反应中生成的氨。

前述的尾气收集管包括容器和活塞，二者可以密封连接，容器壁上设置有刻度，可以定量测定气体的体积；容器前端设置有支管，可以和吸收管连接。

附图说明

图1是本发明合成氨的实验装置的结构。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

1.检查装置的气密性

供气管1的容器8中抽入一定量的空气，通过活塞2前端读出其体积。尾气收集管5的活塞6处于○刻度位置。如图1所示，利用乳胶管、单孔橡胶塞把供气管1、合成管3、导气管7、吸收管4、尾气收集管5连接固定好。缓缓推动供气管1的活塞2至○刻度，使空气全部进入实验装置中，如果尾气收集管5的容器9中活塞6的读数和供气管1的容器8原来的体积相等，说明装置密闭不漏气。

2.组装连接仪器

在合成管3中加入催化剂，吸收管4中加入适量滴有酚酞溶液的水，利用乳胶管、单孔橡胶塞把合成管3、导气管7、吸收管4连接固定好。在供气管1中按照一定比例收集混合均匀的氮气和氢气(一般情况下体积比1∶3)，然后和合成管3密封连接。推动活塞2，使一定量混合气进入实验装置中，排除装置内的空气。然后将尾气收集管5和吸收管4连接，尾气收集管5的活塞6处于○刻度位置。

3.合成氨

给合成管3中的催化剂加热，然后缓缓推动活塞2，使混合气连续进入合成管3中，反应后的气体通过吸收管4后，氨全部被吸收，溶液变红色，剩余氮氢混合气体被收集在尾气收集管5的容器9中，可以读出剩余气体的体积。

缓缓推动尾气收集管5的活塞6，使氮氢混合气第二次连续进入合成管3中，反应后的混合气体收集在供气管1的容器8中，通过活塞2前端读出其体积。

多次重复上述实验操作，剩余的氮氢混合气多次通过合成管3，循环利用，实现多次转化。根据反应前后气体体积的变化，可以计算出转化率。

以上所述，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或者修饰为等同变化的等效实施例，但均未脱离本发明的技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均应属于本发明技术方案的范围内。