氨合成复习资料

高二化学合成氨知识点汇总合成氨是一种重要的化学物质，广泛应用于农业和化工领域。

在高二化学学习中，合成氨是一个重要的知识点。

本文将对高二化学合成氨的相关知识进行汇总。

一、什么是合成氨合成氨，化学式为NH3，是由氮气和氢气经过合成反应制得的。

合成氨是无色气体，有刺激性气味，极易溶于水。

在常温下，将氮气和氢气以一定的比例通入催化剂下，经过一系列反应，即可制得合成氨。

二、合成氨的催化剂合成氨反应主要依靠催化剂的作用。

常用的催化剂是铁表面上的铁铝酸催化剂。

它是以氧化铁为主体，在表面负离子的作用下，加上铝质的助催化剂。

三、合成氨的反应条件合成氨反应需要一定的温度和压力条件。

一般情况下，合成氨的反应温度在400-500°C之间，而反应压力在100-300atm之间。

这样的高温高压条件有利于提高合成氨反应的速率和产率。

四、合成氨的平衡反应合成氨反应属于平衡反应，符合利用Le Chatelier原理进行调节的规律。

在合成氨反应中，从化学方程式上看，氮和氢的配比应该为1:3，但为了增加反应的速率，常用大量氢的过量来推动反应。

而平衡反应中，产生的氨气会逐渐分解，使得反应达到动态平衡。

五、合成氨的应用合成氨广泛应用于农业和化工领域。

在农业中，合成氨作为化肥的主要成分，提供植物所需的氮元素，促进作物的生长和发育。

在化工领域，合成氨被用来制备硝化甘油、硝酸铵等重要的化学品，同时也用于制备液化氨、尿素等化学制品。

六、合成氨的制备工艺改进为了提高合成氨的制备效率和降低生产成本，科学家们进行了大量的研究和实验，不断改进合成氨的制备工艺。

一项重要的改进是使用高温高压条件下的循环流化床反应器，这种反应器在提高合成氨产率的同时，有效控制了氨分解的问题，提高了合成氨反应的效果。

综上所述，高二化学中学习的合成氨知识点主要包括合成氨的定义和制备方法、催化剂的作用、反应条件和平衡反应的特点、合成氨的应用以及制备工艺的改进等方面。

通过对这些知识点的了解和掌握，可以更好地理解合成氨的特性和应用，为日后的学习和实践提供基础。

合成氨工业高中知识点合成氨工业是指通过化学反应合成氨的过程。

合成氨被广泛应用于农业、化工和能源等领域。

在高中化学学习中，学生需要了解合成氨的制备原理、工业应用以及相关的化学反应等知识点。

一、合成氨的制备原理 1.1 雅斯洛夫方程合成氨的制备是通过哈柏法进行的。

该方法基于雅斯洛夫方程，该方程描述了氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气的化学反应。

方程式如下：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) + ΔH1.2 反应条件合成氨的制备需要在适当的温度和压力条件下进行。

通常情况下，反应温度约为350-550摄氏度，压力约为100-250大气压。

此外，反应需要配合催化剂的使用，常用的催化剂包括铁、铑等。

二、合成氨的工业应用 2.1 农业领域合成氨在农业领域的应用最为广泛。

它可以用作肥料的原料，提供植物所需的氮元素。

合成氨肥料主要用于提高作物的产量和品质。

2.2 化工领域合成氨是许多化学产品的重要原料。

例如，合成氨可以用于合成尿素、硝酸和甲醇等化合物。

这些化合物在化工工业中有着广泛的应用，如用于制造塑料、油漆、药品等。

2.3 能源领域合成氨也被用作氢能源的储存和运输介质。

由于氨气在常温下具有较高的氢气容量，可以将氢气吸附在氨气中，从而方便地储存和运输氢能源。

三、合成氨的化学反应 3.1 合成氨的制备反应合成氨的制备反应是一个放热反应。

根据雅斯洛夫方程，氮气和氢气在一定温度和压力下反应，生成氨气。

该反应需要通过催化剂的作用才能有效进行。

3.2 合成氨的氧化反应合成氨可以进行氧化反应，生成氮气和水。

该反应在高温下进行，通常用于合成氨的废气处理或氨气的燃烧过程中。

3.3 合成氨的还原反应合成氨可以进行还原反应，生成氢气和氮气。

该反应通常在高温下进行，用于氨气的回收或再利用过程中。

综上所述，合成氨工业是一个重要的领域，涉及到制备原理、工业应用和化学反应等多个方面的知识点。

了解合成氨的制备原理和工业应用，以及相关的化学反应有助于学生深入理解化学知识，并在实际生活和工作中应用所学知识。

名词解释1、空间速率：空间速率是指单位时间内、单位体积催化剂通过的气体量。

2、饱和蒸汽压：在一定温度下，气液达到平衡时，液面上的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽所具有的压力称为饱和蒸汽压。

3、冷冻系数：是冷冻剂从被冷冻的物体中所取得的热量与所消耗的外界功或外界补充热量之比。

4、化学反应平衡：在可逆化学反应中，反应进行到正、逆反应速度相等的状态，称为化学反应平衡5、闪点：可燃性液体表面上方的蒸气和空气的混合物与明火接触，初次发生火焰闪光时的温度，称为该液体的闪点，也称闪燃点。

6、最适宜温度：将某催化剂在一定生产条件下具有最高氨生成率的温度称为最适宜温度7、过热蒸汽：饱和蒸汽在同一压力下，经过热器进一步吸收热量使其温度高于该压力下所对应的饱和温度时，也就是压力不变，温度增高，此时的蒸汽即为过热蒸汽。

8、氨净值：氨净值是指合成塔进出口氨含量之差。

9、氢脆：是钢受到高温高压氢的作用，引起钢的金属组织发生化学变化，氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延迟性，引起脆化，这种现象为氢脆。

10、PH 值：表示溶液酸性或碱性程度的数值，即溶液中H+离子浓度的负对数。

11、电导率：电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。

12、气缚：离心泵启动时，若泵内存有空气，由于空气密度很小，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以吸入液体，这样虽启动离心泵也不能完成输送任务，这种现象称为气缚。

13、冷冻能力：单位时间从被冷物体吸收的热量，称为压缩机的冷冻能力。

14、合成率：合成反应中,转化为氨的氢氮混合气量与进塔气中氢氮混合气量之比称为合成率15、平衡氨含量：合成氨反应中,反应达到平衡时,氨在混合气体中的百分含量,称为平衡氨含量。

16、氢脆：是钢受到高温高压氢的作用，引起钢的金属组织发生化学变化，氢原子进入金属后使晶格应变增大，因而降低韧性及延迟性，引起脆化，这种现象为氢脆。

17、润滑：是在相对运动表面形成油膜，防止两个零件直接接触产生摩擦。

合成氨条件的选择（二课时）一．复习目的：1. 了解合成氨的化学原理、主要流程。

2．应用化学反应速率和化学平衡的有关原理选择合成氨的适宜条件。

二．基本知识：1. 合成氨造宜条件的选择(1) 目的 : 尽可能地加快反应速率和提高原料的利用率。

(2) 依据 : 外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律。

(3) 原则 :a.既要注意外界条件对二者影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性;b.既要注意温度、催化剂对速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制;c.既要注意理论生产,又要注意实际可能性。

(4) 适宜条件 :①合成氨反应的特点 : 正反应是体积缩小的放热反应。

②适宜条件 :500℃ , 铁触媒(催化剂),2×107Pa-5×107Pa,循环操作。

2. 合成氨工业简述(1)原料 : 空气、燃料(煤、天然气、石油)、水。

(2) 原料N2、H2 的来源 :①N2来源于空气 :方法一 : 空气液化法 ; 方法二 : 用碳除氧法。

②H2来源于水和燃料:C+H2O(g) = CO+H2 CO+H2O(g)= CO2+ H2 (均为加热条件)。

(2)除去杂质后将N2、H2的混合气体用压缩机压缩至高压。

(3)氨的合成 :(4) 氨的分离 : 通过冷凝器将氨液化 , 然后将氨分离 , 分离出的混合气体经循环操作继续合成。

(5) 流程 :三．题型与变式1．在一定条件下 , 合成氨反应达到平衡后 , 混合气体中NH3的体积分数为 25% 。

若反应前后条件保持不变 , 则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是 ( A ) A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/22.110mL N2和 130mL H2在一定条件下化合成氨,当达到平衡时混合气体的总体积变为220 mL,则生成氨气 ( B )A.lOmLB.20mLC.30mLD.40mL3. 在密闭容器中 , 将一定量NH3加热使其发生分解反应 :2NH3(g)⇌ N2{g}+3H2(g)当达平衡时,测得有25%的NH3分解。

氨的合成一、合成工段的目的和任务：1、将经过压缩精制合格并配成适当比例的H2、N 2混合气在一定的温度、压力和有触媒存在的条件下合成为氨，并经过、冷却、分离后送往液氨球罐计量。

2、各氨冷器冷却所用液氨来自100m 3贮槽，其经换热气化的气氨送往冷冻工段或吸收做浓氨水用。

3、废热锅炉副产蒸汽送往低压蒸汽管网。

4、合成放空气送往提氢工段回收利用。

二、合成氨的生产方法：按压力分为：1、低压法 P ＜20.0MPa2、高压法 P ＞35.0MPa3、中压法 20.0 ＜P ＜35.0MPa中小型合成氨厂一般采用中压法。

第一章：理论知识氨分子式：NH 3，分子量17.032，含氮量：82.3%一、氨的物化性质：无色气体，有强烈刺激性气味，密度0.771Kg/m 3，比重0.5971，易被液化成无色的液体，在常温下加压就可使其液化（临界温度1325度，临界压力112.2大气压）沸点-33.6度，也易被固化成雪状固体，熔点-77.7度，溶于水、乙醇和乙醚，在高温时分解成氮和氢，用于制作液氨、氨水、硝酸、铵盐、胺类等。

如：NH 3+HNO 3→NH 4NO 3+Q2 NH 3+H 2SO 4→(NH 4 )2SO 4+QNH 3+HCl →NH 4Cl+Q2 NH 3+CO 2+H 2O →(NH 4 )2 CO 3+Q(NH 4 )2 CO 3+CO 2+H 2O →NH 4HCO 3+Q分解：2 NH 3→N 2+ 3H 2-Q 有触媒存在、高温下分解。

NH 3对铜合金有较强的腐蚀作用，因此氨用阀门、阀头严禁铜合金。

NH 3与空气混合浓度达到13—27%时，该混合物具有爆炸性。

二、氨的反应式及特点3H 2+N 2⇌2NH 3+Q1、 特点：可逆、放热、体积缩小、触媒存在下才能较快进行的反应。

2、氨的化学平衡和反应速度要使氢和氮合成为氨的反应进行的既快又完全，就必须创造条件，既有利于平衡，又有利于加快反应速度。

氨的合成1.概念：氨的合成是整个合成氨流程的最后一道工序，是合成氨的核心部分。

合成氨工业有近八十年的历史，基本方法没有原则性的改变，氨合成过程属于气固相催化反应过程，通常是在高温（300-550）、高压（10-100）及熔铁催化剂作用下将氢、氮气合成为氨的。

由于氢、氮气一次通过合成熔的反应过程只有少部分合成氨，反应后的混合气中氨含量一般为10-20，因此反应后的气体混合物经分离氨后循环使用。

常温常压下，氨是一种具有强烈刺激性气味的气体，极易溶于水，醇类、丙醇、三氮甲烷、笨等，且易燃易爆，其主要物理化学性质如下表1：常温常压下，1升水中约可溶解700升氨，氨溶于水时放出大量的热：生成的氢氧根离子呈碱性，通常向除氧器出口的锅炉化学清洗液及工厂排污水中添加氨，以调节PH值。

氨水（溶液）的比重和冰点均随氨浓度而变化。

图1给出了不同浓度氨水的冰点。

从图中可以看出。

随氨含量升高，氨水的冰点迅速下降，在氨水浓度约33%时，冰点最低（约-107）氨含量继续上升，氨水的冰点，反而提高。

此性质被用于在氨合成系统停车后再开车时，向合成回路和合成压缩机段间注氨，防止水汽冻结堵塞，氨也可以溶解于盐类水溶液和各种有机溶液如乙醇等。

氨在高温下可分解为氢和氮、氮或空气与氨的混合物遇火会爆炸，遇热放出氮及氮氧化物的有毒烟雾。

氨属于剧毒类物质，短期内吸入大量氨气后，会出现咽痛，声音嘶哑，胸闷，呼吸困难等，并伴有头痛，恶心，呕吐等症状，严重可出现紫绀，咽部充血水肿或呼吸窘迫综合症，支气管粘膜坏死脱落，窒息，眼部结膜充血，灼伤皮肤，含氨0.5%时，在很短的时间内就能使人窒息而死。

空气中允许浓度为0.03氨合成反应的理论基础氨合成反应是在高温高压下进行的气固相催化反应，化学反应方程式如下：从上式可以看出，氨合成反应是一个放热和体积（分子数）减少的可逆反应。

一、化学平衡常数KP说明（1）常压（低压）下的平衡常数在低压下，平衡常数只是温度的函数，经验式如下：（2）加压下的化学平衡常数在加压条件下，化学平衡常数KP不仅与温度有关，而且与压力和气体组成有关，需改用度表示，A.将系统看成真实气体的理想溶液1.各组分的度系数R值可取各“纯”组分在相同温度及总压下的度系数，可从普遍化度系数图查得。

一、填空1、煤气中的__H2________和____N2____是合成氨的原料。

2、常用的气化剂有__空气____,____水蒸气____,___空气____和_____水蒸气____。

3、工业煤气可分为_空气煤气_、_混合煤气_、__水煤气___和____半水煤气__四种。

4、煤气发生炉的操作温度一般指，简称炉温。

5、在固定层间歇气化法的工艺流程中，在变换上、下吹气时，加氮空气的送入时间应稍早于水蒸气送入时间，并在蒸汽停送空气切断，以避免空气和煤气相遇时发生爆炸。

6、中型合成氨厂（UGI）型生产流程的主要设备是。

7、新建或大修后的煤气发生炉系统的开车，称为试车。

8、空气在进入冷箱之前的最终净化称为。

9、脱硫方法按脱硫剂物理状态可分为___干法脱硫___和___湿法脱硫____两大类。

10、对应最大反应速率时的温度称为最适宜温度。

11、高温变换催化剂的活性组分是Fe3O4 ，低温变换催化剂的活性成分是Cu ，耐硫变换催化剂的活性成分是Co-Mo,Ni-Mo 。

12、用聚乙二醇二甲醚法（NHD法）脱除CO2时，___低____ 温___高____压有利于吸收。

13、变压吸附脱除CO2的专用吸附剂为碳酸钾和聚二乙醇二甲醚。

1、合成氨原料气中的硫分为无机硫H2S和有机硫CS2、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。

2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。

湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。

3、常用的干法脱硫有：钴钼加氢-氧化锌法、活性炭法、氧化铁法、分子筛法等。

4、氧化锌脱硫剂以氧化锌为主体，其余为三氧化二铝，可加入氧化铜、氧化钼等以增加脱硫效果。

5、活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。

6、钴钼催化剂以氧化铝为载体，由氧化钼和氧化钴组成。

7、湿法脱硫根据吸收原理的不同可分为物理法、化学法和物理化学法。

化学吸收法又分为中和法和湿式氧化法。

8、湿式氧化法脱硫包括两个过程。

氨的合成氨的合成是量后一道工序，任务是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过精制的氨氮混合气直接合成为氨。

然后将所生成的气体氨从末合成为氨的混合气体中冷凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的白白氢氮气体循环使用。

凝分离出来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。

第一节氨合成的基本理论一、氨合成反应的特点3H2+N2=2NH3+Q(1)是可逆反应。

即在氢气和氮气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。

(2)是放热反应。

在生成氨的同时放出热量，反应热与温度、压力有关。

(3)是体积缩小的反应。

(4)反应需要有催化剂才能较快的进行。

二、氨合成反应的化学平衡1.平衡常数:降温、加压平衡常数增大2.平衡氨含量反应达到平衡时氨在混合气体中的百分含量，称为平衡氨含量，或氨的平衡产率。

氢氮混合气体中所含的甲烷和氩等不参加氨合成反应的气体成分，称为惰性气体。

提高平衡氨含量的措施为降低温度，提高压力，保持氢氮比等于3，并少惰性气体含量。

三、氨合成动力学(一)反应机理在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气体催化反应。

由以下几个步骤所组成：(1)气体反应物扩散到催化剂外表面；(2)反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面；(3)气体被催化剂表面(主要是内表面)活性吸附(与普通吸附的区别在于有化学力参与在内，并放出热量)；(4)吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成产物；(5)产物自催化剂表面解吸；·(6)解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散；(7)产物由催化剂外表面扩散至气相主流。

以上七个步骤中，(1)、(7)为外扩散过程；(2)、(6)为内扩散过程；(3)、(4)和（5）总称为化学动力学的过程。

二、反应速度反应速度是以单位时间内反应物质浓度的减少量或生成物质浓度的增加量表示。

影响氨合成反应速度因素：1.压力提高压力可加快氨的生成速度使气体中氨含量迅速增加。

2.温度反应速度随着温度升高显著加快。

复习题第1章烃类蒸汽转化第二章重油部分氧化从化学热力学分析析炭发生：只有在转化管进口的一段位置可能析炭实际生产中温度的提高受到限制：①催化剂耐热温度②反应管材质耐高温③烃类分解发生热裂解导致析碳实际生产中温度的控制指标：①一段转化炉出口：800 ℃，甲烷含量10%；②二段炉出口：1000 ℃，甲烷含量<0.5% 工业生产对转化催化剂的要求：①活性高：催化剂活性愈高，转化速度越快，可增加空速，从而提高设备的生产效率；同时，高活性催化剂可从动力学上减少析碳的发生；②抗析碳：烃类，特别是石脑油蒸汽转化，最容易在床层入口1-3米处析碳；采取的措施是在催化剂研制上想办法，如英国ICI46-1催化剂，向催化剂中加入钾碱，在转化反应过程中，钾碱可缓慢释放，分布在催化剂表面上中和酸性中心，抑制非均相积碳。

③稳定性蒸汽转化操作条件苛刻，催化剂长期处在水蒸汽和高的氢分压、高的气体流速下，活性不随时间而衰退。

目前，转化催化剂的使用寿命一般为5年，使用终期和初期相比，活性衰退一般左右。

④高强度：转化条件苛刻，生产中工况波动，转化管震动，管内气体流速很高，从而导致对催化剂冲刷、腐蚀。

这都要求催化剂具有较高的强度，耐压碎、耐膨胀、耐磨蚀，否则催化剂粉化，造成床层阻力增加。

⑤合理的几何形状：从提高催化剂内表面利用率、减少床层阻力等方面考虑，都要求催化剂有合理的几何形状；目前，转化催化剂多做j成环状。

催化剂的成分：活性组分载体助催化剂此外，还常加入润滑剂、扩孔剂等。

催化剂的制备：①共沉淀法②浸渍法活性组分：在元素周期表中，第Ⅷ族过度元素对烃类蒸汽转化反应都有催化作用；贵金属钌Ru、铑Rh、钯Pd、铱Ir、铂Pt的活都高于镍Ni，但从性能和经济方面考虑，活性组分，镍为最佳，所以镍是目前工业上唯一的活性组分。

NiO为制备催化剂最主要活性成份,含量以4-30%为宜。

助催化剂：为了提高镍的活性及稳定性，可添加助催化剂来达到抑制镍晶粒熔融过程，防止镍晶粒长大，从而使其有较高的稳定活性，延长使用寿命，并增加抗析碳能力。

高二工业合成氨知识点工业合成氨是指通过工业化方法生产氨气的过程。

这种生产方法广泛应用于农业、化工、制药等领域。

本文将介绍高二学生在学习工业合成氨时需要了解的相关知识点。

一、氨的制备方法1. 氨的工业制备主要采用哈-博斯曼法和氰胺法。

2. 哈-博斯曼法是由德国科学家哈-博斯曼于1908年提出的，主要通过氮气与氢气在高温高压下经催化剂反应生成氨气。

3. 氰胺法是指氨气由氰氨酸水解制得，其特点是原料使用方便，反应条件较温和。

二、反应原理1. 哈-博斯曼法的反应原理是氨气的合成反应。

该反应的化学方程式可表示为：N2 + 3H2 → 2NH3。

2. 氰胺法的反应原理是氰胺酸的加水分解反应。

反应方程式为：CH4N2O + 2H2O → CO2 + 2NH3。

三、反应条件1. 哈-博斯曼法需要高温高压下进行反应，通常反应温度为400-500℃，反应压力为100-200 atm。

2. 氰胺法的反应条件较温和，通常反应温度为150-200℃，反应压力为10-20 atm。

四、反应催化剂1. 哈-博斯曼法中常用的催化剂是铁、钴和铁钴合金等过渡金属催化剂。

2. 氰胺法中的催化剂包括钯、铂等贵金属催化剂。

五、反应装置1. 哈-博斯曼法需要使用高压装置和催化剂床。

2. 氰胺法一般采用立式氨合成塔。

六、应用领域1. 工业合成氨广泛应用于农业领域，用于生产化肥，如尿素、硝酸铵等。

2. 工业合成氨也用于制药工业，作为制备药物的原料。

3. 除此之外，氨还可以用于金属加工、电子行业等各个领域。

七、安全注意事项1. 氨是一种有毒气体，具有刺激性气味。

在操作过程中，必须注意防护措施，加强通风排气，佩戴防护装备。

2. 高温高压下的氨合成反应需要高强度的反应容器和安全措施，以确保操作人员的安全。

3. 操作过程中应避免与氧化剂、酸、其他可燃物质等接触，以防止火灾或爆炸事故的发生。

总结：工业合成氨是一项重要的工艺，具有广泛的应用领域。

了解氨的制备方法、反应原理、反应条件、催化剂、装置以及应用领域等知识点对于高二学生学习工业化学课程至关重要。