1.科学史话:1909年,德国化学家哈伯经过反复研究后发现,在500-600℃、17.5-20.0MPa和锇为催化剂的条件下在实验室制备NH3的含量可以达到6%。后来,德国工程师博施做出重要贡献,使合成氨的工业化生产终于实现。两个人都获得诺贝尔奖。
2.原理:N2+3H2 2NH3 ⊿H < 0
7705ac
(1)从速率角度理论分析:应该高温,高压,并使用催化剂。
从平衡角度分析(转化率问题):应该高压、低温。
但在实际生产上,温度过低温度就会使反应速度很慢,到达化学平衡的时间就拖延得很长;压强也不可过高,否则对生产设备和操作技术上都会带来一定的困难。 因此在合成氨工业里,反应是在适当的温度和压强,并有催化剂存在的条件下进行的.目前一般采用450~530C的温度,200~320大气压,用还原铁为催化剂,其中加入少量氧化钾(K2O)和氧化铝(Al2O3)等以增强铁的催化作用.
(2)可划分成三个阶段:
①原料气的净化;②氨的合成;③氨的液化和分离
①. 原料气的净化
N2:一般可以通过蒸发液态空气的方法制得.
H2:通过从水煤气中分离出氢的方法来制得.
这样制得的氮气与氢气,常含有CO、CO2、水蒸气等杂质,必须把它们清除掉,否则这些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”失效或腐蚀设备.这个过程叫做原料的净化.
②改性沥青稳定剂.氨的合成:
氮、氢混和气体先通入热交换器进行预热,然后就在接触室里反应生成氨.由于合成氨是个放热反应,反应时放出的热量足以使以后进入的氮、氢混和气体达到反应所需要的温度,同时接触室也能经常保持450-530°C的温度,所以不需再由外界供给热量。
③.氨的液化和分离:
分离氨的方法是根据氨气比氮气和氢气容易液化的性质,把混和气体先通入一个冷却器使氨液化,再通过一个分离器.把液态氨分离出来,然后导入液氨储桶储存.未被液化的氮气和氢气,可以用一个循环压缩机送回到合成塔去.这种使未起反应的物质从反应后的生成物里分离出来,并送回到反应器里去的工艺过程,叫做循环操作过程.
HNO2及NaNO2的性质(补充)
1.亚硝酸(HNO2)
HNO2是弱酸。向NaNO2溶液中加酸,生成亚硝酸(HNO2)。HNO2不稳定,仅存在于冷的稀溶液中,微热甚至常温下也会分解,产生红棕的NO2气体。 NaNO2+H2SO4(稀)===NaHSO4+HNO2 2HNO2===NO↑+NO2↑+H2O
3d蓝光播放器
2.亚硝酸钠(NaNO2)
(1) NaNO2的物理性质及用途
NaNO2,是可溶性盐。其熔点为271 ℃,分解温度为320 ℃。
用途:建筑业中常用作混凝土掺加剂,以促进混凝土凝固,提高其强度,防止在冬天低温施工时混凝土发生冻结。NaNO2还是一种食品添加剂,用作食品防腐剂和肉类食品的发剂。 (2) NaNO2的氧化性
在NaNO2中,氮的化合价为+3价,处于中间价态。因此,NaNO2与强还原性物质反应时,表现出氧化性。如NaNO2与KI反应,
2NO+2I-+4H+===pcti2NO↑+I2+2H2O 加入USB重定向淀粉溶液变蓝,可检验NO的存在。
NaNO2与FeCl2溶液反应: NO+Fe2++2H+===NO↑+Fe3++H2O
(3) NaNO2的还原性
NaNO2与强氧化性物质反应时,表现出还原性。如NaNO2与K2Cr2O7酸性溶液反应时,K2Cr2O7溶液由橙变为绿。Cr2O +3NO+8H+===3NO+2Cr3++4H2O
(4) NaNO2与NaCl的鉴别
与NaCl不同,NaNO2与AgNO家庭视频电话3溶液反应生成的AgNO2沉淀可溶于稀硝酸。Ag++NO===AgNO2↓