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一氧化二氮(Nitrous oxide),无色有甜味气体,又称笑气,是一种氧化剂,化学式N2O,在一定条件下能支持燃烧,但在室温下稳定,有轻微麻醉作用,其麻醉作用于1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现。该气体早期被用于牙科手术的麻醉,现用在外科手术和牙科起麻醉和镇痛作用。“笑气”的名称是由于吸入它会感到欣快,并能致人发笑。一氧化二氮能溶于水、乙醇、乙醚及浓硫酸。它也可以用来作为火箭和赛车的氧化剂,以及增加发动机的输出功率。需要注意的是,一氧化二氮是一种强大的温室气体,它的效果是二氧化碳的296倍。
加热硝酸铵可以生成一氧化二氮和水:NH4NO3=N2O↑+2H2O,工业上对硝酸铵热分解可制得纯度95%的一氧化二氮,一个笑气分子与六个水分子结合在一起。当水中溶解大量笑气时,再把水冷却,就会有笑气晶体出现。把晶体加热,笑气会逸出。人们利用笑气这种性质,制高纯笑气。
硝酸铵在169.5℃熔融,在220℃分解成一氧化二氮和水
NH4NO3=加热=N2O↑+2H2O
大试管、铁架台、酒精灯、水槽、集气瓶、干燥硝酸铵粉末
1.在能适当加热的干燥装置中,在80--100℃的温度下,使硝酸铵充分干燥。然后用干的研钵磨碎,再在80--100℃的温度下干燥后,迅速放入瓶里加塞保存备用。
2.取2g上述干燥的硝酸铵,加入干燥的试管里,加热(剪短酒精灯的灯芯,使火焰不太大)后。硝酸铵熔融成液体,以后像水沸腾那样,气泡翻滚。用向上排空气法收集一氧化二氮气体。
1.本实验加热的温度不宜过高。温度过高,可能分解生成氮气、一氧化氮和二氧化氮。特别是在高温下容易引起爆炸。
2.硝酸铵的用量控制在2g左右,以免发生爆炸。
3.试管口应略低于水平。这样就能避免反应生成的水跟加热部分接触,引起试管破裂。
4.2g硝酸铵在常温、常压下理论上能收集到610mL一氧化二氮,但由于部分熔融硝酸铵随生成的水流去,只能收集到300mL气体,用一只250mL集气瓶就可以了
另外还可以用无水硝酸钠和无水硫酸铵混合物加热分解制得
2NaNO3+(NH4)2SO4=2N2O↑+Na2SO4+4H2O
其他制取方法:1、3HNO3(很稀)+8Fe===8Fe(NO3)3+3N2O↑+15H2O
2、4Zn+10HNO3(很稀)===4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O 但是上面这些制备方法都是纸上谈兵,实施起来需要高温操作,比较危险,而且纯度还难以保证。
实际上实验室最方便的制备笑气的方法是碱分解硝基脲
O2N-NH-CO-NH2+NaOH==N2O↑+H2O+NaOCN
这个反应的原理是,硝基脲水中水解生成硝酰胺,H2N-NO2
O2N-NH-CO-NH2+H2O==H2N-NO2+H2O+HOCN
有碱存在时,HOCN与碱反应成盐,生成NaOCN
同时,碱催化下H2N-NO2发生脱水反应生成N2O,也就是笑气
H2N-NO2==N2O+H2O
盐酸羟胺和亚硝酸钠反应方程式
NH2OH·HCl+NaNO2=N2O+NaCl+2H2O
(归中反应)
将盐酸羟胺溶液与亚硝酸钠溶液混合即可生成大量笑气
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