Modellversuch zur Entstickung von Kraftwerksabgasen

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.


Kraftwerke werden häufig mit Denox­Anlagen durch Zusatz von Ammoniak entstickt. Die chemische Reaktion ist vereinfacht:

Kat., O2
8 NH3 + 6 NO2 ————> 7 N2 + 12 H2O

Es handelt sich um eine spezielle Redox-Reaktion: Symproportionierung.
Aus Visualisierungsgründen müssen die Gase hochkonzentriert eingesetzt werden. Deswegen kann beim Modellversuch bei Zimmertemperatur gearbeitet werden. Das ist aber auch aus Sicherheitsgründen hervorragend, weil NOx/NH3-Gemische knallgasartig explodieren, wenn man sie erhitzt. Als Katalysator dient einfach die Glaswand.

Wichtig für den Reaktionsablauf ist das Volumenverhältnis der Gase. Man darf nicht zuwenig Ammoniak vorlegen. Nach der Reaktion hat sich das Gasvolumen erwartungsgemäß verringert.

Geräte
- zur Ammoniakdarstellung: Erlenmeyerkolben (250 ml) oder ein ähnliches Gefäß mit doppelt durchbohrtem Stopfen, Tropftrichter und nach oben herausragendem Gasableitungsrohr, trockener Reaktionskolben (1 l oder 500 ml), Schlauchverbindungen, Brenner, Schutzbrille.
- zur Stickoxiddarstellung: Schwerschmelzbares Reagenzglas mit durchbohrtem Stopfen und Gasableitungsrohr, Schlauchverbindungen, Kolbenprober mit Hahn, Brenner, Stativmaterial.

Chemikalien
Ammoniumchlorid (Xn), Calciumoxid (C), Bleinitrat (T).

Darstellung von Ammoniakgas (Schutzbrille, Abzug!)
Man erhitzt eine Mischung von Ammoniumchlorid und Calciumoxid. Man füllt mit dem gebildeten Ammoniakgas den trockenen Kolben (Kolben umgekehrt einspannen, da Ammoniakgas leichter ist als Luft!) und verschließt ihn dann. Den Kolben erst kurz vor dem Versuch füllen, da Ammoniak Glas angreift und dabei verbraucht wird.

Entstickungsreaktion
Man verbindet den Kolbenprober mit dem eingespannten Glaskolben, öffnet den Hahn und schiebt das braune Stickoxid langsam in den Kolbenprober mit Ammoniak ein. Das Volumen verringert sich trotz Erwärmung deutlich. Den Kolben darf man nicht zurückziehen, sondern muss die Kolbenprober nach dem Mischen verschließen. Ansonsten bilden sich große Mengen von Ammoniumsalzen, die den Kolbenprober verstopfen.
Noch während des Mischens beobachtet man die Bildung von weißen Nebeln. Die Gasphase hellt sich rasch auf, bis sie gegen Reaktionsende nach 15-30 min klar und farblos ist. Die Glaswände sind von innen mit Kondenswasser beschlagen.

(Fotos: Daggi)


Hintergründe zum Experiment


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Letzte Überarbeitung: 08. Februar 2005, Dagmar Wiechoczek