合成氨实验室制法

制氨气的化学方程式
制取氨气有实验室制氨和工业制氨
一、实验室制取氨气的方程式
反应方程式：2NH4Cl+Ca(OH)2===2NH3↑+2H2O+CaCl2（加热条件）
二、氨气工业制备流程
1、哈伯法制氨：
N2+3H2⇌2NH3（反应条件为高温、高压、催化剂）
2、天然气制氨：天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成
回路，制得产品氨。

以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

3、重质油制氨：重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸汽转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于
重质油气化，氮用于氨合成原料。

4、煤（焦炭）制氨：煤直接气化(见煤气化)有常压固定床间歇气化、加压氧－蒸汽连续气化等多种方法。

例如早期的哈伯－博施法合成氨流程，以空气和蒸汽为气化剂，在常压、
高温下与焦炭作用，制得含(CO+H2)/N2摩尔比为3.1～3.2的煤气，称为半水煤气。

半水
煤气经洗涤除尘后，去气柜，经过一氧化碳变换，并压缩到一定压力后，用加压水洗涤除
去二氧化碳，再进一步用压缩机压缩后用铜氨液进行洗涤，以除去少量一氧化碳、二氧化碳，然后送去合成氨。

合成氨的工艺流程
《合成氨工艺流程》
合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业和化工领域。

合成氨的工艺流程主要包括催化剂制备、氮气和氢气的制备以及氨的合成三个主要步骤。

首先是催化剂的制备。

合成氨工艺中使用的主要催化剂是铁-
铝催化剂，它的制备需要经过一系列的化学反应和物理处理。

首先在高温下将铁酸钾和铝酸钾还原成铁铝合金，然后通过高温煅烧和还原处理，最终得到合成氨反应所需的铁-铝催化剂。

其次是氮气和氢气的制备。

氮气主要通过空气分离装置来获取，空气中的氮气含量大约为78%，通过空气分离装置可以将氮
气和氧气分离开来。

而氢气则主要通过蒸汽重整和部分氧化甲烷法制备，蒸汽重整法主要是通过将甲烷与水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气，而部分氧化甲烷法则是通过将甲烷与氧气在高温下反应生成氢气和二氧化碳。

最后是氨的合成。

氮气和氢气经过净化后，进入合成氨反应器进行催化反应。

在高压和适当温度的条件下，铁-铝催化剂的
作用下，氮气和氢气会发生氮合成反应，生成氨。

这个反应是一个放热反应，因此需要控制反应温度及高压下的反应速率，避免能量过度损失。

综上所述，合成氨的工艺流程复杂且涉及多个步骤。

通过精确
控制每个步骤的条件和参数，可以确保生产安全高效地进行，从而满足氨的需求并为化工及农业领域提供丰富的原料。

合成氨目的：认识氮气和氢气在催化剂作用下能合成氨。

用品：贮气瓶、硫酸洗瓶、Y形管、橡皮管、导管、玻璃管、三芯灯、广口瓶、双孔塞、铁研钵及杵、药匙。

还原铁粉（加有少量氧化铝和氧化钾）、亚硝酸钠、氯化铵、锌粒、稀硫酸、酚酞试剂。

原理：氮跟氢化合成氨是一个放热的可逆反应。

催化剂增加压力将使反应移向生成氨的方向，提高温度会将反应移向相反的方向，但温度过低又使反应速度过小。

工业生产中常用的压力为200～600大气压，温度为450～600℃，用金属铁作催化剂，转化率可提高到约8％。

在实验室里一般是在较低的温度和压力下进行的，只能认识氮气和氢气在催化剂作用下能合成氨，不要求收集氨气。

准备：1.制备催化剂在实验室里用还原铁粉或铁铈合金粉末作为催化剂，并加少量助催化剂（2％Al2O3和0.8％K2O），防止降低活性。

剂，可以把打火石约40颗放在铁研钵里研成细小粒状后，载在石棉绒上使用。

将石棉绒（作载体用）4克和加有Al2O3和K2O的还原铁粉3克混和均匀后，填充在一支长约20厘米、内径约1.5厘米的玻璃管里，做成一段长约7厘米的催化柱。

两端用铁丝网夹紧，防止松散。

如果用铁铈合金为催化2.制取氮气和氢气氮气可用加热分解亚硝酸钠和氯化铵饱和溶液的方法制取，氢气可用锌和稀硫酸反应制取，均见前面实验。

3.组装合成氨装置把盛有氮气和氢气的贮气瓶分别接在两个硫酸洗气瓶上，再用Y形管和催化管相连接。

操作：先要检验氢气的纯度，然后将氮气和氢气同时通入装置驱除空气，用小试管在尾气出口处收集后用爆鸣法检验。

调节氮气和氢气的流速，使它们通入的体积比为1∶3，同时用三芯灯先将整个催化管均匀加热后，再集中火力在催化剂的下面强热。

5～6分钟后可以看到无色的酚酞试液变成红色，这证明已有氨气生成。

注意事项：1.还原铁粉最好用新开瓶的。

Al2O3和K2O要求用纯度较高的。

一般须加热到500℃左右，使达到催化剂的活性温度。

2.气体要干燥，催化管、导管和用作载体的石棉绒都要烘干后用。

合成氨实验(一)实验目的1、 初步掌握演示合成氨实验的成败关键和操作技能。

2、探讨、研究提高该实验成功率和演示效果的具体方法。

（2） 实验用品铁架台（附铁夹），Y形试管，附导管橡皮塞，反应管，直角导管，橡皮管，烧杯，酒精灯，锥形瓶，研钵，镊子，角匙。

锌粒，亚硝酸钠，饱和氯化铵，1：4稀硫酸，石棉，还原铁粉，酚酞。

石棉和铁粉夯实在一起，要使得双通管中间是被全部充满的。

因为这样N2和NH3才可以在Fe的催化下充分接触反应，使反应有效面积增大。

NaNO2和NH4Cl反应是一个放热反应，十分剧烈。

这里用酒精灯加热是为了让反应达到启动点。

相当于给反应一个活化能。

此处酒精灯要先于下方的酒精灯加热，作用让催化剂活性激发，让反应温度达到，然后才制取反应物进行反应。

酚酞溶液用于检测是否产生NH3。

②纯锌和稀硫酸反应快还是含有少量杂质的锌和稀硫酸反应更快呢？解答：根据标准电极电位，锌很容易和稀硫酸反应放出氢气。

因为氧化剂(H+离子)的标准电极电位大于还原剂(单质锌)的标准电极电位，即0.00伏)>-0.76伏，所以锌是可以置换稀硫酸中的氢放出氢气的。

但实验证明纯锌与稀硫酸反应是很慢的，几乎不起反应。

这主要是因为氢在锌上的超电压较大，超电压越大，氢气则越难以析出，附着在金属锌的表面上，这样就阻止了H+离子进一步从锌的表面上获得电子，因而使锌与稀硫酸的反应减慢。

③为什么盛有铁粉和石棉的双通管内会有水汽？会有什么潜在的危险？解答：因为NaNO2+NH4Cl反应是放热的，这是一个固液反应，所以说，水会受热变为水蒸气跑到上方双通管中。

而双通管下方使用酒精灯在加热，右方石棉堵住，一旦温度过高，整个装置接近密闭，容易发生爆炸。

可以考虑在双通管和Y形管之间装置一个除水装置。

可以降低安全隐患。

④合成氨除了可以用铁做催化剂，还可以使用哪些催化剂？解答：有文献中提到①Al2O3—K2O—CaO，反应压力1.51MPa，反应温度425℃，空速30000h-1的条件下，系统研究了合成氨铁基催化剂活性与其母体相组成的关系，发现催化剂的活性随母体相呈双峰形曲线变化。

化教论学生实验报告册课题：《合成氨实验》姓名：王思氩学号：10111550105日期：2013年11月15日《合成氨实验》一．实验目的过程与方法通过动手做实验，初步掌握演示实验“合成氨”实验的成败关键和操作技能，探讨、研究提高该实验成功率和演示效果的具体方法知识与技能通过讲解和演示实验，使学生掌握实验操作的要点，并且在动手实验的过程中熟练操作要领，学会Y 形管的使用情感态度与价值观合成氨的实验是区别于人教版、苏教版的实验，本实验意在让学生更加亲身感受到工业合成安的微型流程模型，可以扩展学生的知识面，并且将化学知识与日常生活紧密联系起来。

二．对实验原理的分析1、实验分析：合成氨实验是模拟工业合成氨的方法，在实验室中进行实验，由于实验室条件有限，无法完全按照工业要求，不过可以通过实验的设计，尽可能得使反应达到更好的效果2.、实验思路：分别通过不同的药品反应制取氮气和氢气，再使两种气体充分混合，进行反应如下：N2+3H2→2NH3(g)3、实验条件的控制：NH3的合成是一个放热的、气体总体积缩小、可逆反应。

●在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，加入铁催化剂后，降低了反应的活化能●可逆反应为使反应顺利发生，要尽量将氨气在反应发生环境中排除，使反应正向进行，●加压有利于反应发生，但是实验室条件实现困难●适宜反应的温度在500摄氏度左右三．实验操作过程合成氨实验步骤实验现象1.按图连接装置2.检查装置的气密性将装置连接好，将导气管下端管口插入装有水的烧杯中。

用酒精灯微微加热试管，观察导气管口的冒气泡情况导气管口有气泡冒出，说明气密性良好。

3.装药品在Y型试管的一边加入固体亚硝酸钠再加入氯化铵饱和溶液另一边加入锌粒和稀盐酸在双通管的一端加入石棉，并用镊子夯实。

在从另一端试管口加入还原铁粉作为催化剂，并按照之前的方法用石棉将这个管口堵住并夯实。

在导气管下端接烧杯。

准备两个烧杯，一个烧杯里装滴加过酚酞的蒸馏水溶液，另外一个烧杯里装有滴加过酚酞的自来水溶液。

氨是怎样合成的宋星星俗话说:“庄稼一枝花，全靠肥当家。

”在现代合成氨工业开创之前，农民所使用的氮肥主要来自有机物的副产品，比如：人畜粪便、花生粕、豆粕、臭鱼烂虾及动物下水等等。

1809年，位于智利潘帕沙漠的亨伯斯通和圣劳拉硝石矿投入开采，为整个美洲和欧洲的农业发展提供必不可少的天然化肥硝酸钠。

但是，天然硝石的产量毕竟有限，100年后，亨伯斯通和圣劳拉硝石矿的开采接近尾声。

到了19世纪后期，炼焦工业在欧洲各国兴起，人们发现，用炼焦时副产的氨为原料，可以制成硫酸铵，作为氮肥来使用。

这样，廉价的炼焦副产品硫酸铵逐步成为氮肥的另一个来源，但是其产量远远满足不了需要。

当时。

除此之外，还有极少量的氮素来自雷雨放电而形成的氮氧化物。

随着农业生产的发展和地球人口的增加，世界各国迫切需要建立规模巨大的生产氮肥的工业。

1 奥斯特瓦尔德的失误和博施的一鸣惊人新的氮肥从哪里寻找？科学家们想到了空气。

氮气在空气中占了约 79%，但氮的化学性质很不活泼，要直接利用它还是很困难的。

在常温下，只有一种在豆科植物上生长的根瘤菌能将空气中的氮气转化成自身所需要的氮肥。

于是，向空气要氮肥成了科学家们追求的目标。

第一次世界大战前，德国瓜分的殖民地很少，粮食自给自足的压力较大。

和其他欧洲国家的科学家一样，德国的化学家也在想使空气中的氮气同氢气直接反应得到氨，再使它转化成化肥硫酸铵。

但是合成氨并不像使氧气和氢气反应生成水那样简单，著名的化学家李比希也认为那是不可能的。

李比希的结论的确有些悲观，人类进入20世纪后，科学家已经研制出了几种不太实用的空气固氮法。

1902年，科学家弗兰克和卡勒用电炉把碳化钙加热到1000℃后，使它同空气中的氮化合而制成石灰氮，但是，这并不意味着人工合成氮肥的成功，因为碳化钙的生产需要消耗大量电力。

1903年，伯克兰和艾德采用在空气中产生电火花的方法，使空气中的氮与氧化合，生成硝酸，进而生成硝酸钙。

该法的缺点是需要大量电力。