根据实验室和工业制备氨气的常用技巧,由氨水制备氨气主要通过物理挥发或化学促进分解实现。下面内容是具体技巧及操作要点:
一、直接加热法
原理:氨水(NH?·H?O)不稳定,受热分解为氨气和水蒸气。
反应式:
$$ \textNH}_3·\textH}_2\textO} \xrightarrow\Delta} \textNH}_3↑ + \textH}_2\textO} $$
操作步骤:
- 将浓氨水倒入试管中,用酒精灯加热至沸腾。
- 通过导管将生成的氨气用向下排空气法收集。
注意事项:
- 需控制加热温度,避免剧烈沸腾导致液体喷溅。
- 收集时试管口需塞棉花,减少氨气与空气的对流。
二、添加固体碱性物质法
通过加入吸水性或强碱性物质,破坏氨水的电离平衡,促进氨气释放。
1. 加入生石灰(CaO)或*
原理:生石灰与水反应放热,同时减少溶液中水分,促使氨水分解。
反应式:
$$ \textCaO} + \textH}_2\textO} → \textCa(OH)}_2 + \text热量} $$
操作:
- 将生石灰或*固体加入浓氨水中,无需加热即可快速产生氨气。
2. 加入氢*(NaOH)固体
原理:增加溶液中OH?浓度,使电离平衡逆向移动,同时NaOH溶解放热加速分解。
反应式:
$$ \textNH}_3·\textH}_2\textO} \rightleftharpoons \textNH}_4^+ + \textOH}^- $$
操作:
- 向浓氨水中缓慢加入NaOH固体,搅拌后直接收集气体。
三、其他辅助技巧
1. 通入干燥空气或惰性气体
通过鼓入干燥空气,降低液面氨气分压,加速挥发。
2. 减压蒸馏
在减压条件下降低氨的沸点,促进氨气逸出(适用于高纯度氨气制备)。
四、实验装置与安全要点
- 装置:
- 使用固液不加热型发生装置(如锥形瓶+分液漏斗)。
- 干燥氨气可用*或生石灰,避免使用浓硫酸(会反应)。
- 收集:
- 向下排空气法(氨气密度小于空气),或通过湿润红色石蕊试纸检验是否集满。
- 安全:
- 操作时需佩戴护目镜和手套,保持通风,防止吸入刺激性气体。
- 尾气处理可用稀硫酸吸收,避免倒吸。
五、工业与实验室应用对比
技巧 | 适用场景 | 优缺点 |
---|---|---|
直接加热法 | 实验室小规模制备 | 操作简单,但产率低、耗能高。 |
添加碱性固体 | 实验室快速制备 | 无需加热,反应迅速,适合应急需求。 |
工业合成 | 大规模生产(哈伯法) | 高温高压催化剂,效率高但设备复杂。 |
实验室中常用加热或添加碱性物质的技巧从氨水制备氨气,操作简便且成本低;工业生产则依赖哈伯法等高效合成工艺。实际应用中需根据纯度、效率和安全要求选择合适技巧。