本试题 “氨是重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法,是德国化学家哈伯在1905年发明的,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);△H=-9...” 主要考查您对氨气的制取
合成氨(人工固氮)
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(1)实验室用氢氧化钙和氯化铵制取氨气
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O
(2)仪器:铁架台,铁夹,酒精灯,两个大试管,棉花;氯化铵固体,氢氧化钙固体。
(3)装置图:
(4)注意:
a. 一般用Ca(OH)2,而不用NaOH,因NaOH碱性太强,对大试管腐蚀比Ca(OH)2强。
b. 选用Ca(OH)2时要检验消石灰是否变质, 因经过长期存放后消石灰部分变成碳酸钙,最好用新制的消石灰。
c. NH4CL与Ca(OH)2质量比5:8为宜,如用(NH4)2SO4代替NH4CL,则质量比为1:1,消石灰过量,以防止生成氨合物。
d. 试管口(盛固体药品的试管)要略向下倾斜;
e. 固体药品要平铺试管底部;
f.导出氨气的导管要短,收集氨气的导管要长,伸入试管底部;
g.为使氨气收集更多,防止空气中的水蒸汽进入收集氨气的试管,在试管口防一块,但不能堵死
h.酒精灯加热用外焰,先均匀加热,后对固体加热。
(5)收集方法: 用向下排气法取气法收集。因氨气极易溶于水,比空气轻。
干燥氨气: 用碱石灰,不能用浓硫酸和氯化钙干燥氨气。
检验氨气:用湿润的红色石蕊试纸,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
人工固氮技术——合成氨:
1.生产原理
2.合成氨的基本生产过程
(1)原料气的制备要实现合成氨的工业化生产,首先要解决氢气和氮气的来源问题。
①氮气的制备合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法:一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气;二是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳,再除去二氧化碳得到氮气。
②氢气的制备氢气主要来源于水和碳氢化合物。氢气的制取有下表中的几条途径。
(2)原料气的净化
原料气的净化就是除去原料气中的杂质。在制取原料气的过程中,常混有一些杂质,其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”(所谓“中毒”即是催化剂失去催化活性),所以必须除去。原料气净化的主要目的是防止催化剂“中毒”。
(3)氨的合成与分离
①氨的合成工业合成氨的主要设备是合成塔。将净化后的原料气经过压缩机压缩后输人合成塔,经过下列化学反应合成氨:
②氨的分离从合成塔出来的混合气体,通常约含15%(体积分数)的氨。为了使氨从未反应的氮气和氢气里分离出来,要把混合气体通过冷凝器使氨液化,然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。南气体分离器出来的气体,经过循环压缩机,再送到合成塔中进行反应。
3.合成氨适宜条件的选择
外加条件要尽可能加快反应速率,提高反应物的转化率.
4.合成氨的环境保护
随着环境保护意识的增强,以及相关的法律、法规的严格实施,合成氨生产中可能产生的“三废”的处理越来越成为技术改造的重要问题。
(1)废渣
主要来自造气阶段,特别是以煤为原料而产生的煤渣,用重油为原料产生的炭黑等,现在大都将它们用作建材和肥料的原料。
(2)废气
主要是H2S和CO2等气体。对H2S气体的处理,先后采用了直接氧化法(选择性催化氧化)、循环法(使用溶剂将其吸收浓缩)等回收技术。对CO2 的处理,正在不断研究和改进将其作为尿素和碳铵生产原料的途径。
(3)废液
主要是含氰化物和含氨的污水。目前,处理含氰化物污水主要有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法;处理含氨废水多以蒸馏的方法回收氨达到综合利用的目的,对浓度过低的含氨废水,可用离子交换法治理。
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