[实用新型]一种氮气制备及性质探究实验装置

说明书

本实用新型具体涉及一种氮气制备及性质探究实验装置，包括铁架台；设置于铁架台上的转接头与试管夹水平固定燃烧管；燃烧管为两端开口的玻璃管；燃烧管的两端开口的形状为外端大内端稍小的梯形；燃烧管的两端均用单孔橡胶塞密封；燃烧管中放置钢丝棉；钢丝棉至少占试管容积的2/3；燃烧管的正下方放置加热装置。燃烧管左边的单孔橡胶塞通过直玻璃管与双联球实现连接，进行通气；双联球另一端开口使空气能够进入双联球；燃烧管的右端单孔橡胶塞通过橡胶管与尖嘴玻璃管相连；尖嘴玻璃管的尖端通入水槽中的水面下；实验时，根据实验目的将试管放入水槽中采用排水法收集气体。本实验装置安全易于用于中学实验。

技术领域

本实用新型涉及中学化学实验技术领域，具体涉及一种氮气制备及性质探究实验装置。

背景技术

正常的空气成分按体积分数计算是：氮(N2)约占78%，氧(O2)约占21%，稀有气体约占0.939%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)约占0.031%，还有其他气体和杂质约占0.03%，如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气（H2O）等。从上述数据可以看出，氮气和氧气是空气的主要组成成分，如果去除空气中的氧气，即可简单快速得到氮气。

常温常压下，氮气是无色无味的气体，不易溶于水，密度比空气略小。氮气的化学性质不活泼，一般情况下不燃烧，也不支持燃烧。氮气具有广泛用途，它是制造硝酸和氮肥的重要原料，焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品包装中充氮气防腐；医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。

氮气作为用途如此广泛的气体，目前工业上，通常通过分离液态空气得到大量的氮气，而实验室制取氮气的实验，因为实验安全性低，药品成本高，实验难度大等原因，现阶段只停留在理论阶段，基本无人实际操作。所以关于实验室的制取和性质验证，亟需一个方便、安全、快捷的实验搭建装置和方法，能在课堂上实现，并且能让学生们更加清楚的了解氮气的相关性质。

在初高中阶段，氮气的性质和用途讲的比较多，却很少提及氮气相关的实验。实验室制取的方法有主要有三种：

（1）将氨通过红热的氧化铜：

2 NH₃+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H₂O + N₂↑

（2）加热重铬酸铵

(NH4)₂Cr₂O₇===Cr₂O₃+3H₂O+N₂↑（加热）

（3）亚硝酸钠与氯化胺的饱和溶液相互作用

NH₄Cl + NaNO₂ === NaCl + 2 H₂O + N₂↑

方法一通入氨气，不仅尾气处理过程复杂，而且氨气有外泄的风险，氨气是刺激性气体，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，此方法并不适用于教学实验。

方法二所选用的重铬酸铵，与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物，经摩擦、震动或撞击可引起燃烧或爆炸，安全性低。

方法三需要配置饱和溶液，且实验方法操作困难，同时氯化铵易受热分解产生刺激性气体氨气和氯气，实验方法安全性低，不环保。

现阶段目前没有方便、安全、快捷的实验装置制取氮气以及验证氮气的性质，用于实验教学。本实用新型提供的整套氮气制取及性质验证装置，利用分解空气的原理，优点在于方便组装，易于操作，安全环保，学生自己动手研究氮气的性质，体验制取氮气的过程。所制取的氮气足以满足初高中化学实验的课堂教学要求。