電火花放電合成一氧化氮1.實驗?zāi)康模海?） 通過對“點火花放電合成一氧化氮”實驗條件的探究，進(jìn)一步學(xué)習(xí)探究方法。（2） 探究出本實驗的最佳實驗條件。（3） 通過查閱文獻(xiàn)及探究的過程逐漸形成分析、歸納問題的能力。2.教學(xué)目標(biāo)：（1）知識與技能目標(biāo)：能夠清楚的了解電火花放電合成一氧化氮反應(yīng)的原理以及生成的產(chǎn)物。（2）方法與過程：培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。（3）情感與態(tài)度：通過實驗，讓學(xué)生明白化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，并了解實驗的危險性，培養(yǎng)學(xué)生安全意識。實驗原理：N2+02-NO+NO2+NOx設(shè)計思路：本實驗采用干燥空氣電火花發(fā)合成一氧化氮，NO2等氣體采用吸附法除去，影響本實驗的因素有空氣流量，空氣進(jìn)出口方向與針板電極角度，電弧電壓、電流及放電頻率，電極間距，電極極性和吸附劑。查閱文獻(xiàn)得知電弧電壓為9.6kv，放電頻率為30hz，以針（不銹鋼）-板（鋁）做做電極電極間距為3.5mm，吸附劑為氫氧化鈉和氨水浸沒過的木炭時合成一氧化氮效果較好。因此，此次探究內(nèi)容為空氣流量，空氣進(jìn)出口方向與針板電極角度和電弧電流。采用簡單比較法。研究主要內(nèi)容：（1）探究空氣流量對合成一氧化氮的影響 （2）探究空氣進(jìn)出口方向與針板電極角度對合成一氧化氮的影響 （3）探究電弧電流大小對合成一氧化氮的影響實驗步驟及數(shù)據(jù)處理實驗裝置介紹：脈沖形成回路（接下）沖形成回路、等離子體反丿花器、微粒過濾膜、氣體冷卻器以及NOrNO轉(zhuǎn)換裝置被放置在一個防電磁干擾的箱體中。氣體流量在l-6L/min范圍內(nèi)的變化，由質(zhì)量流量計（MFC）控制。用TektronixTOS754D示波器（美國）測量放電電壓和電流波形,在放電達(dá)到穩(wěn)態(tài)（5分鐘）后，采用電化學(xué)法分析的Q-RAEPGM-2000M合式氣體檢測儀（美國RAE）測量放電處理后混合氣體中的NO和NO?的濃度,其誤差分別是1mL/m?和0,1mL/m3o1——竹〔泉2…「燥宇厲系況1——竹〔泉2…「燥宇厲系況3——流W4——等離廣休氐應(yīng)器5——愎粒過濾顧6——丸L堆化還愿裝置7——冷卻蠱8——氮皺化物直測儀圖1脈沖電弧放電產(chǎn)生NO的裝置示意圖-TLTL3ll>x?sr4圖2.脈沖放電實驗裝置簡圖探究（】道流電漏2IGBT;3.$壓器；4.放電室J探究1)對空氣流量，空氣進(jìn)出口方向與針板電極角度的探究實驗時采用如圖2所示的氣休流向,即進(jìn)出口方向分別與針-板電極垂直(圖2(a))、平行(圖2(b)),成某一角度(圖2化),分別為30。和45。)以及干燥空氣從空心陰極接地端進(jìn)人，從空心陰極一側(cè)流出(圖2(d))的反應(yīng)器昇個反應(yīng)器的尺寸完全一致約具體實驗方法是：每個反應(yīng)器在氣體流向相同的情況F,通過改變干燥空氣流量(1,1522534,5,6)(L/min)來觀測脈沖電弧放電對NO,NO2的濃度和NOJNOk比值的影響?？偣餐瓿闪?組不同的實驗。實驗中的針.板電極材料分別為不銹鋼和鋁，電極間距為3.5mm「脈沖放電頻率為30Hz,它們在4組實驗中是公用的。NO和NOr的濃度是反應(yīng)器工作時間的平均值,NOx=NO+XO2：?(h)與電極化)與電極成(時與(h)與電極化)與電極成(時與空心陰平行 杲一角凌 機(jī)重介(a)與電極圖2反堆器9空氣淀句關(guān)系示盤圖16350250平行8150500462.5(a)N()藍(lán)tl【)■16350250平行8150500462.5(a)N()藍(lán)tl【)■[1.5 2.5 4 6流量/(L-miti'；(b)NO2/NO.—平行.in.__...14、J、--垂由圖知：隨氣體流量增加，NO濃度均逐漸降低；相同流量時，NO濃度隨氣體流向與針-板電極間角度的增加而增加。當(dāng)流量v2.5L/min時，由圖知：隨氣體流量增加，NO濃度均逐漸降低；相同流量時，NO濃度隨氣體流向與針-板電極間角度的增加而增加。當(dāng)流量v2.5L/min時，NO2/NOx比值隨氣體流向與針-板電極間角度的增加而增加，而氣體流量〉2.5L/min時相反。因此,若考慮NO2/NOX比值，在選擇氣體流量時應(yīng)同時考慮氣體流向?qū)Ψ烹姰a(chǎn)物NO濃度或NO2/NOX比值的影響，選擇合適的流量。160SO4045L；°510 20 30'40 50^60i/min圖4NO濃度巧空zI流向和反應(yīng)器〔件討間的關(guān)系T'H-上圖為氣體流量為3L/min時，4種氣體流向下NO濃度與反應(yīng)器工作時間的關(guān)系。由圖可知無論哪種氣體流向，隨反應(yīng)器工作時間延長，NO濃度均呈下降趨勢。其中，放電初期，=進(jìn)出口氣體方向與電極垂直時，NO濃度變化最大，也最不穩(wěn)定。大約30min后，無論哪種氣體流向，隨反應(yīng)器工作時間延長，NO濃度均稱逐漸穩(wěn)定的趨勢，其中氣體流向與放電電極成30°和45°夾角時，NO濃度的穩(wěn)定性最好。（2）脈沖電弧電流大小對NO濃度影響下圖分別為電弧電流為600A、800A、1200A、1400A時反應(yīng)產(chǎn)物NO、NO2濃度隨時間變化及NO2/NOX比值。rst-sY-IBf-KH* 伽9OL0<e?4他?磁3B.O扯珈atto2:ON/tozSM050XaaoaMe2z02o.0u0■d—1IJ9JiI?^1<—Ml5.600A時NOHOAIOz/NS與時間的關(guān)系6.800A時NCXNC^NOyNOx與時間的關(guān)系枇M釧M刖0—1—一1 - - - 1 」 ——1 -0400 $E誦2025 30354045M5660時間（儷）圖7.1200A時NO,Nft,Nft/NOx與時間的關(guān)系圖&1400A時NO,N02.NO^/NOx與時間的關(guān)系—從圖中可看到電流為600A時，NO和NO2濃度隨時間增長，濃度降低。而且NO濃度很低，最高時只有18ppm，到lOmin后慢慢平穩(wěn)下來，反而NO2濃度很高，高時科大llppm，平穩(wěn)后也有8ppm左右，NO2/NOx也很大，在36%左右。圖6中NO濃度較穩(wěn)定，NO2經(jīng)最初幾分鐘后也趨于穩(wěn)定，但NO濃度過低,NO2濃度過高，所以NO2/NOX也很大，在20%左右。電流為1200A、1400A時效果較好，NO濃度在lOOppm左右，且很穩(wěn)定，NO2濃度很低，NO2/NOx也在5%左右。

法二：INO氣體生成實驗歿置，主更由脈沖控制冋路、空氣過濾裝置、等離子體反應(yīng)器、NO：1,脈沖控制回路2.干燥空氣3-空氣過濾裝翼4.流■計5.等離子體反應(yīng)器&示波著王分淹襟&氣體分橋儀9用址去除裝■

圖1脈沖放電產(chǎn)生IN0的實驗裝賈-個由特氟龍材料（Tdfod學(xué)名聚四氟乙烯）制作的容器，外部為立方體，內(nèi)部是閲柱孔腔，內(nèi)徑38nmiT軸向長度SOtiinio轉(zhuǎn)了流量計控制氣體流量。IT.|InverterConttollef5 IT.|InverterConttollef圖N1脈沖放電NO產(chǎn)生原理圖1：潔浄空氣形成系統(tǒng)；2：