氨：

NH₃的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子。 分子结构为：

氨的物理性质和化学性质：

1.物理性质：
氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；氨易液化，在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热。液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；氨气极易溶于水，在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用，若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。
2.化学性质：
(1)与水反应，，氨的水溶液叫做氨水。在氨水中所含的微粒有：氨水具有碱的通性，如能使无色酚酞溶液变红。
(2)与酸反应生成铵盐反应实质为：

反应原理拓展NH3分子中N原子有一对孤电子，能够跟有空轨道的H⁺形成配位键：

(3)具有还原性
(工业制HNO3的基础反应)
 (Cl2过量)
 (NH3过量，可用于检验Cl2瓶是否漏气)
(实验室制N2)
 
(治理氮氧化物污染)
(4)与CO2反应制尿素

(5)配合反应

的比较：

氨的结构与性质的关系总结：

氨的用途:

(1)氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料。
(2)氨也是有机合成工业(如制尿素、合成纤维、染料等)上的常用原料。
(3)氨还可用作制冷剂。

对实验室制氨气常见问题的解释：

l.制取氨气时为什么用的铵盐一般是氯化铵而不是硝铵、硫铵或碳铵实验室制氨气用固体混合反应，加热时反应速率显著增大。因为在加热时可能发生爆炸性的分解反应：，若用硝铵代替，在制氨气过程中可能会发生危险；因为碳铵受热极易分解出CO2：，使生成的NH3中混有较多CO2杂质，故不用碳铵；若用硫铵，由于反应时生成，易使反应混合物结块，产生的氨气不易逸出。故制NH3时选用。
2．不用铵盐与强碱反应能否制取氨气能。
①加热浓度在20％以上的浓氨水，若浓度不够可加人适量固体和生石灰(CaO)或烧碱：
②将浓氨水滴入盛有固体烧碱或生石灰(CaO)的烧瓶中，使平衡右移，放出，且NaOH、CaO溶于水均放热，可降低，在水中的溶解度。
③将溶于水或使尿素在碱性条件下水解。

3．为什么制NH3用Ca(OH)2而不用NaOH ①固体NaOH易吸湿结块，不易与铵盐混合充分而反应；②在加热条件下，NaOH易腐蚀玻璃仪器。
4．制NH3的装置有哪些注意事项
①收集装置和发生装置的试管和导管必须是干燥的，因为氨气易溶于水；
②发生装置的试管口略向下倾斜，以免生成的水倒流使试管炸裂；
③导管应插入收集装置的底部，以排尽装置中的空气；
④收集NH3的试管口塞一团棉花，作用是防止NH3与空气形成对流，使收集的NH3较纯，还可防止NH3逸散到空气中。
5．用什么方法收集NH3只能用向下排空气法，因为NH3极易溶于水，密度又比空气小。
6．怎样收集干燥的NH3将NH3通过盛有碱石灰或固体NaOH的干燥管，但不能选用浓、无水等作干燥剂，因为它们均能与NH3发生反应。
7．怎样检验NH3已充满试管把湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，若试纸变蓝，则NH3已充满；把蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口，若产生大量白烟，则NH3已充满。

氮的固定：

1．定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2．方法：氮的固定主要方法有：
（1）人工合成氨 ：化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。 
（2）根瘤菌，生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
3．工业应用：模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。 二、合成氨的反应原理
1．加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色
2．用氢 气和氨气合成氨的反应式是
N₂+3H₂2NH₃，属放热反应。
3．工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。
（1）催化剂的主要作用：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
（2）合成氨的适宜条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件
（3）选择适宜生产条件的原则：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。
（4）合成氨生产时，不采用尽可能高的压强，通常采用10MPa~30MPa 的压强，否则会增大设备的动力要求，增大成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑，既要保证N₂、H₂的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。
（6）催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。
催化剂的特点： 
①选择性：不 同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。 
②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作 用，称催化剂“中毒”，因此  反应气体进入反应器前必须净化。 ③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用，如铁触媒活化温度为400～500℃，因此该温度为合成氨的适宜温度。 

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。