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神奇的煙霧---硝酸銨的催化分解反應
by yangsp, 2011-10-29 23:05:35, 人氣(5084)
 

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:葉冠慧  E524028


神奇的煙霧---硝酸銨的催化分解反應

簡介

加入幾滴水於混合好之鋅粉與銨鹽中,將會產生一陣炊煙裊裊之白煙喔

示範步驟

1. 取硝酸銨 5 克於蒸發皿中,再加入 0.5 克的氯化銨。然後加入 5 克的鋅粉,小心混合之。
2. 立即滴入 3-4 滴水!
3. 注意觀察反應現象!如圖一所示。
4. 反應激烈時,可看到淡藍色火焰出現!最後用水清洗後可見到如雕刻狀的凹洞,如圖二所示。

圖一

圖二

溶液和器材

1. 硝酸銨 (Ammonium Nitrate, NH4NO3) 5 克。
2. 氯化銨 (Ammonium Chloride, NH4Cl) 0.5克。
3. 鋅粉 (Zinc dust) 5 克。
4. 蒸發皿 (evaporating dish) 一個。
5. 蒸餾水 (distilled water) 若干。
6. 刮勺 (spatula) 三個。

原理和概念

1. 這個實驗是用氯化銨之氯離子來催化 NH4NO3 的分解反應,加入幾滴水後,始促使反應發生,並且放出大量的熱,其反應式如下:
                Cl-

NH4NO3
N2O(g) + 2H2O + 熱                                                       [1]
2. 當[1]反應進行時,溫度快速上升,引起 NH4NO3 固體熔化(NH4NO3 熔點為169.6℃),同時與 Zn 反應,使得 Zn 迅速被氧化,其反應如下:
Zn(s) + NH4NO3(s)
N2(g) + ZnO(s) + 2H2O(g)                           [2]

教學提示

1. 這個實驗產生大量的熱量,溫度迅速上升很高,故應小心處理。
2. 此反應會產生煙霧的現象,若在產生白色煙霧之瞬間加入數顆碘顆粒,可觀察到紫色煙霧的產生。
3. 這個實驗反應很劇烈,有時會出現小火花。
4. 反應後靜置 10-20 分鐘於水龍頭下水沖時,能得到形如雕刻狀之物,如圖二所示,並有濃烈刺鼻性味道產生。

問題和參考答案

1. NH4Cl 在此反應中有何作用?
答: 提供 Cl- 催化 NH4NO3 的分解反應。
2.  有其他物質可以和 NH4Cl 一樣能提供 Cl- 嗎?
答: 有,例如氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鍶(SrCl2),但是氯化鋰(LiCl)、氯化鍶(SrCl2)的作用不會有明顯的火焰顏色出現。

參考資料

1. Shakhasiri Bassam Z., Chemical Demonstration:a Handbook for Teachers of Chemistry, V. 1, 1th Ed., 1983, pp 51-52, University of Wisconsin.
2. 蕭次融、方泰山、黃芳裕和蘇昭瑾,有趣的化學示範實驗舉隅,科學教育月刊,第 86 期,頁 34~48,75年元月,台灣師範大學科學教育中心出版。

適用程度

國民小學 國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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