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。

常见化学肥料：

1、氮肥
①作用：氮是合成蛋白质、核酸和叶绿素的重要元素，氮肥充足会使植物枝繁叶茂、果实硕大。缺少氮元素，会使植物生长发育迟缓或停滞，光合作用减慢等。外观表现为植株矮小，瘦弱，叶片发黄，严重时叶脉为棕色。

②氮肥的特性
a.氮盐与碱混合受热可产生一种无色、有刺激性气味的气体，它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。例如: NaOH+NH₄NO₃=NaNO₃+H₂O+NH₃↑
检验按根离子(NH₄⁺)时，需有可溶性碱和红色石蕊试纸。
b.氨水是氨气的水溶液，溶于水的氨气大部分与水反应生成一水合氨。一水合氨在水中发生电离，生成铵根离子和氢氧根离子。由于氨水中存在的阴离子全部是OH^-，所以氨水呈碱性，一水合氨属于碱类。请注意，通常情况下氨水指氨气溶于水后生成的一水合氨(NH3·H2O)，切勿将氨水的化学式写成NH4OH，因为氨水中没有NH4OH存在。
c.碳酸氢按受热分解:NH4HCO3==NH3↑+ CO2↑+H2O↑。

③氮的固定将氮气转化为氮的化合物的方法。如:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物，这类植物无需或只需少量使用氮肥。

2、磷肥
①作用:磷能促进作物生长，增强抗寒、抗旱能力。若缺乏磷元素，常表现为生长迟缓、产量降低，但磷过量则会引起作物贪青晚熟，结实率下降。外观表现为植株特别矮小，叶片出现紫色。

②常见磷肥有磷矿粉[Ca3(PO4)2]、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过磷酸钙[磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 和CaSO4的混合物]等。

3、钾肥
①作用:钾肥能保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生民、增强抗病虫害和抗倒伏能力。若缺乏钾元素，常表现为茎秆软弱、容易倒伏、叶片的边缘和尖端呈褐色，并逐渐焦枯。

②常见钾肥有硫酸钾(K2SO4)、氯化钾(KCl)和草木灰(主要成分为K2CO3)等。

(4)复合肥
含两种或两种以土营养元素的化肥。
①特点能同时均匀地供给作物几种养分，充分发挥营养元素间的互补作用，有效成分高。

②种类磷酸按〔磷酸二氢铵NH4H2PO4和磷酸氢二按 (NH4)2HPO4的混合物」、硝酸钾(KNO3)。
常见氮肥及性质:

名称	化学式	性质	注意事项
尿素	CO(NH2)2	白色或淡黄色晶体，易溶 于水，含氮量不超过46.7%， 肥效高且持久，对土壤无 不良影响	——
碳酸氢铵	NH4HCO3	白色晶体，易溶于水，受潮 时常温下就能分解，温度越 高，分解越快，在土壤中不 残留有害杂质，含氮量低于 17.7%	防分解，贮存和运输时 都要密封.不要受潮或暴 晒，施肥后掩盖或立即 灌溉，不要与碱性物质 混合使用
硝酸铵	NH4NO3	白色晶体，易溶于水，高温 或受猛烈撞击时易爆炸，含 氮量低于35%，对土壤无不 良影响	不要与易燃物质或碱性 物质混合在一起，结块 时，不要用铁锤砸碎
硫酸铵	(NH4)2SO4	白色固体，易溶于水，常温 下性质稳定，不宜长期大量 使用，否则会使土壤酸化、 板结硬化	不能与碱性物质混合， 不宜长期大量使用
氨水	NH3·H2O	氨气的水溶液，易挥发，显碱性	运愉、扩存、使用时要 防挥发

化肥和农家肥的比较：

所含元素种类少，但营养元素含量大	常含有多种营养元素，但营养元素含量较少
一般易溶于水，易被农作物吸收，肥效较快	一般较难溶于水，经腐熟后逐步转化为可溶于水、能被作物吸收的物质，肥效慢但肥期较长
便于工业生产，成本较高	便于就地取材，成本低廉
长期使用会破坏土壤的结构，使果蔬、谷物含有超量化肥，影响人体健康；化肥还会造成水体污染，引起水体富营养化	能改良土壤结构

使用化肥、农药的利与弊：
①利：化肥、农药对提高农作物的产量具有重要的作用。

②弊：
a.不合理施用化肥会带来很多环境问题，一方面化肥中含有一些重金属元素、有毒有机物和放射性物质，施人后会引起潜在的土壤污染；另一方面化肥在施用过程中，因某些成分的积累、流失或变化，引起土壤酸化，水域中氮和磷含量升高，氮化物和硫化物气体排放等，造成土壤退化和水、大气环境的污染。
b.农药本身有毒，在杀灭病虫害的同时也带来了对自然环境的污染和对人体健康的危害。

使用化肥的注意事项：
①铰态氮肥不能与碱性物质(如碱、草木灰等)一起使用，因为铵态氮肥中的NH₄⁺遇到OH^-会生成易挥发的NH₃，降低肥效。

②使用氨水或磷酸氢铵时要防止挥发，立即灌溉或用土盖上，人要站在上风口，因氨气对人的眼、鼻等膜有刺激作用。

③硝酸按受热易分解，在高温或猛烈撞击时易发生爆炸。所以当硝酸铵受潮结块时，不要用铁锤砸碎。

④硫酸按不易长时间使用，以免造成土壤酸性增强或土壤板结。

化肥鉴别的方法：
①一看、二闻、三溶看外观，氮肥、钾肥为白色晶体，磷肥是灰白色粉末；闻气味，碳酸氢按有强烈的氨味，可直接将它与其他氮肥相区别；加水溶解，氮肥、钾肥全部溶于水，磷肥大多不溶于水。铵盐的鉴别：(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃等和熟石灰混合研磨，放出具有刺激性气味的氨气。

②氮肥的简易鉴别氮肥中的氨水呈液态，碳酸氧钱有强烈的氨味，据此可直接将它们与其他氮肥相区别。其他常见氮肥可按下列步骤鉴别:

注意硫酸铵、氯化铵、硝酸铵同时鉴别时，不能先加硝酸银溶液鉴别氯化铵，因为硝酸银与硫酸铵反应，可能生成微溶物硫酸银，也可能出现沉淀。所以要区分含SO₄^2-、Cl^-和NO₃^-的三种物质时，一般是先加硝酸钡来鉴别出含有SO₄^2-的物质，再加入硝酸银，鉴别出含有Cl^-的物质，无现象的则是含有NO₃^-的物质。

③化肥鉴别歌鉴别化肥简易行，无锈铁片火烧红；化肥分别铁上放，各自现象皆不同；遇铁冒烟化成水，定是尿素不可疑；若是只熔不冒烟，刺鼻气味是磷铵；一阵烟后冒火星，必是硝铵显神通；铁上发出紫火焰，吱吱微响是硫铵；要想测知氯化铵，触铁味如浓盐酸；磷肥多为灰白色，置于红铁味难闻；放于红铁爆噼啪，无氨味者硫酸钾，氨化磷肥与有别，无烟臭气呛煞人；上述现象若不符，其中有诈须谨慎；认真鉴别把握准，防止上当把钱费。

氯碱工业:

1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：

电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，精制食盐水时经常进行以下措施
(1)过滤海水　　
(2)加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤 Ca²⁺+2OH^-=Ca(OH)₂（微溶） Mg²⁺+2OH^-=Mg(OH)₂↓ 　　
(3)加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤　Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓ 　　
(4)加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤　Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓ 　Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓ 　　
(5)加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子　2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O 　　
(6)加热驱除二氧化碳　　
(7)送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子　　
(8)电解 2NaCl+2H₂OH₂↑+Cl₂↑+2NaOH 离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。
2.以氯碱工业为基础的化工生产
NaOH、Cl₂和H₂都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
由电解槽流出的阴极液中含有30％的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。　　
2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O 　H₂O+Cl₂=HCl+HClO 　H₂+Cl₂=2HCl 　2NaOH+CO₂=Na₂CO₃(苏打)+H₂O 　NaOH+CO₂=NaHCO₃(小苏打)
随着人们环境保护意识的增强，对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。