102 第二組 分組實驗報告 製作者:16號楊琇惠
實驗名稱：氮氣的製備與性質
實驗目的：利用亞硝酸納和氯化銨共同加熱製備氮氣的性質，即學習簡易的方式檢驗氮氣。
空氣中的氮氣約佔總體機的78%，工業上由液態空氣分餾而得氮氣，實驗室裡則常利用亞硝酸鈉及氯化銨的混合物加熱製造氮氣。
NaNO2(s) + NH
氮氣難溶於水，可用排水集氣法收集。氮氣的化學性質很不活潑，常溫時幾乎不與任何物質反應，但高溫時則可與氧、鋰及鎂等起反應。
N2 (g) + O2 (g)---->2NO (g)
6Li (s) + N2(g)----> 2Li3N (s)
3Mg (s) + N2 (g)-------> Mg3N2 (s)
氮氣與鎂反應產生氧化鎂，遇水及生成氨，可用潮濕的紅色石蕊試紙檢驗。
Mg3N2 (s) + 6H2O (l)------>3Mg(OH)2 (s) + 2NH3 (g)
各組所需的實驗器材：
· 硬試管 (直徑約
· 玻璃導管(直徑約
· 廣口集氣瓶 (容積約250立方公分) ........... 2個
· 塑膠水槽 (約
· 玻璃片 (約
· 橡皮管(直徑約
· 單孔橡皮塞............................... 1個
· 燃燒匙.................................... 1支
· 本生燈.................................... 1個
· 天平 ...................................... 1台
· 鐵架(附鐵夾) ..............................1組
· 秤量紙 ....................................數張
· 白紙........................................1張
實驗藥品:
· 亞硝酸納6.9
· 氯化銨5.4
· 鎂帶約
· 石蕊試紙(紅色)1張
· 火柴1盒
實驗步驟：
１.分別利用天平及秤量紙秤取6.9
邊數次，使兩種化合物均勻混合。
２.將此混合物倒入硬試管中，將硬試管固定於鐵架且讓管口略向下傾斜，傾斜度以不使藥品向下滑落
為原則。
３.準備3個廣口集氣瓶，於瓶中裝滿水後倒置於裝有一半水量的水槽中備用
４.點燃本生燈，加熱硬試管
５.將橡皮管尾端深入水槽中，剛開始冒氣泡時不要收集，因為其中含有原來的空氣。當有大量氣泡產
生時，將橡皮管伸入廣口集氣瓶中收集氣體。
６.將集滿氣體的廣口集氣瓶以玻璃片蓋住，小心地移出水面後，正立放置於桌面上。
７.2個廣口集氣瓶接收及完畢後，將橡皮試管移出水面，之後才關閉本生燈。
實驗結果：
(1)點燃一根火柴,放入瓶中(裝有氮氣),會使之熄滅,證明氮氣沒有助燃性。
(2)將燃燒的鎂帶放入廣口瓶中,鎂帶的白光會漸漸消失,此時鎂帶會與氮氣反應產生氮化鎂;將燃燒過
後的產物加水,用紅色石蕊試紙進行檢驗,發現其成藍色。證明氮化鎂是鹼性物質 。
問題與討論：
１.收集氣體前，如何才能在倒置的廣口集氣瓶中裝滿水？
答:
將廣口集氣瓶裝滿水後蓋上玻璃片，小心地移到裝滿水的塑膠水槽內倒置，緩慢地將玻璃片移開後
備用。
2 .氣體收集完畢後，為何須先將橡皮管移出水面後，才關閉火源？若不如此做，會有什麼後果？
答:
（1）因為先將橡皮管移出水面後，才關閉火源，不會使冷水流入試管內的高溫中，使試管破裂。
（2）若先關閉火源，則試管中的壓力會慢慢下降，此時水可沿著橡皮管倒灌入試管中，則可能使
試管破裂。
3 .長時間加熱硬試管，常會導致硬試管破裂，有什麼方法可使硬試管較不易破裂？
答:
剛開始加熱時先使酒精燈的火焰均勻加熱（來回移動酒精燈）硬試管的下面，勿直接對著某一定點
加熱，否則會造成加熱太快，無法完全反應。
4 .點燃的火柴在氮氣中會發生什麼現象？此現象說明氮氣具有什麼性質？
答:
點燃的火柴會在氮氣中立即熄滅，證明氮氣無助燃性（化學性質）。
5 .燃燒的鎂帶在氮氣中會發生什麼現象？燃燒匙中的產物加水後，會使置於其上的潮濕石蕊試紙變
成什麼顏色？
答:
（1）燃燒的鎂帶在氮氣中，可以繼續燃燒到鎂帶燒盡，也是燃燒時所產生的白光消失。
（2）將產物加水後，把紅色石蕊試紙放入則成藍色（代表它為鹼性）。
6 .分別寫出鎂帶在氮氣中燃燒及其燃燒產物加水的化學方程式。
答:
（1）鎂帶在氮氣中燃燒:
3Mg (s) + N2 (g)---->Mg3N2 (s) 產生黃色的氮化鎂
（2）其燃燒產物加水:
Mg3N2(s) + 6H2O (l) → 3Mg(OH)2 (s) + 2NH3 (g) 產生氨臭味
7 .除了本實驗所使用的方法之外，請再舉出一種可用來製造氮氣的方法。
答:
（1）利用純淨的空氣（主要為氮氣和氧氣）通過灼熱的銅粉或銅絲網，以除去氧氣，剩餘氣體以排
水集氣法收集，因可能有別的氣體。
4N2 + O2 + 2Cu --->2CuO + 4N2
（2）利用氨氣通過灼熱的氧化銅而得到氮氣。
2NH3（g）+3CuO（s）---->3Cu + 3H2O+ N2
（3）可逆反應
在低溫、低壓下反應向左進行，即可得到氮氣。
心得:
這次是我們第一次來進到林高的實驗室,和國中有些許的不同,像穿實驗衣(一開始忘了穿就被扣分-.-),大家抱著興奮又緊張的心情做實驗!
或許是大家太過興奮,剛開始有一點手忙腳亂的。在製備氮氣時,起初冒出了小氣泡(其實是空氣)但大家差點誤以為是氮氣,就開始收集真是烏龍一場=.=。後來冒出許多氣泡,這次就是了吧!我們只準備了一個廣口瓶,來不及收集第二罐,但我們準備好後,能抱著一絲絲的希望,原本以為已經完全反應的我們,這時突然橡皮管在水中冒出許多氣泡,每個人的表情驟然變了(從失落變成驚訝)>.<科學真的很像魔術一樣的神奇!
這次實驗要感謝大家的配合才能順利完成!!科學藉由實驗證明它的不可思議,也使我們更加深入了解其的原理和原因。
實驗雖然好玩,也要注意危險隨時會發生!!
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