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實驗室合成氨裝置如下

發布時間:2022-02-02 18:49:37

⑴ 實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下: 已知A.實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化

(1)實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化銨溶液經加熱後反應製取氮氣,可以選擇a,實驗室里用金屬鋅粒和稀硫酸反應製取氫氣,可以選擇裝置b,
故答案為:a;b;
(2)氮氣和氫氣通過甲裝置,甲裝置中的濃硫酸可以將氮氣和氫氣乾燥,同時可以根據甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量,故答案為:乾燥氣體;控制氫氣和氮氣的流速;
(3)合成氨的反應是可逆的,還會有一些氮氣、氫氣存在,這樣會緩解氨氣極易溶於水導致的氣壓差,不會倒吸,故答案為:因為混合氣體中含有大量難溶於水的氮氣、氫氣兩種氣體;
(4)氨的催化氧化反應是一個放熱反應,將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內,能使鉑絲保持紅熱,同時氨催化氧化產物一氧化氮極易變為二氧化氮,二氧化氮是紅棕色氣體,
故答案為:表明氨的催化氧化反應是一個放熱反應;有紅棕色氣體產生;
(5)氨的催化氧化反應產物是一氧化氮和水,即4NH 3 +5O 2
催化劑
.
4NO+6H 2 O,故答案為:4NH 3 +5O 2
催化劑
.
4NO+6H 2 O;
(6)氨的催化氧化反應產物是一氧化氮和水,一氧化氮極易變為二氧化氮,二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮,所以硝酸的存在會和氨水反應生成硝酸銨,溶液中會存在H + 、OH - 、NH 4 + 、NO 3 - ,故答案為:NH 4 + ;NO 3 -

⑵ 實驗室模擬合成氨的儀器裝置如下圖所示:(1)從理論上分析為使平衡向生成氨方向移動,應採取的措施是___

(1)合成氨反應是一個體積減小的放熱反應,根據平衡移動原理可知應選擇高壓低溫回的條件,故選C;
(2)製取答氫氣不需要加熱,所以可以選擇E裝置,故答案為:E;反應不需要加熱;
(3)氣體流過濃硫酸可以觀察氣流的速率,控制氫氣用氮氣的量,同時濃硫酸有吸水性,可以乾燥氫氣和氮氣,故答案為:乾燥氫氣和氮氣;控制氫氣用氮氣的量;
(4)氨氣的水溶液呈鹼性,通過酚酞可以檢驗,故答案為:檢驗生成的氨氣;
(5)利用三段式進行計算,設氮氣的體積為1,轉化了的氮氣為x
3H2+N2=2NH3
起始310
轉化3x x 2x
平衡 3-3x 1-x 2x

2x
4?2x
×100%=10%得x=
2
11

氮氣的轉化率為
2
11
1
×100%=18.2%
故答案為:18.2%;

⑶ (16分)實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下: (1)已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與

(1)NaNO 2 + NH 4 Cl NaCl + N 2 ↑+2H 2 O a
(2)乾燥氣體控制氫氣和氮氣的流速(3)說明氨的氧化反應是一個放熱反應;有紅棕色氣體產生
(4)NH 4 + 、NO 3 -

⑷ 實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下,氣體混合的裝置如圖甲所示,合成氨的裝置如圖乙所示,氨吸收和

(1)實驗室可用抄飽和亞襲硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經加熱後反應製取氮氣,是溶液與溶液反應,應選擇C裝置,製取氫氣不需要加熱,應選用A裝置;
故答案為:C;A;
(2)氮氣和氫氣通過甲裝置,甲裝置中的濃硫酸可以將氮氣和氫氣乾燥,同時可以根據甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量,混合氣體,
故答案為:乾燥氣體;通過觀察氣泡控制氣體比例和氣流速度;
(3)合成氨的化學方程式為:N2+3H2

催化劑
.

⑸ 氨氣制備方法

氨氣制備方法指的是製取氨氣的方法。氨氣是實驗室與生產中的常用氣體。製取氨氣的方法主要有加熱固體氯化銨與熟石灰的混合物,然後將氣體收集起來。

氨氣制備方法的工藝流程有很多方案,世界各國採用的也不盡相同。至2014年為止世界上比較先進的有布朗三塔三廢鍋氨合成圈[2]、伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡薩里軸徑向氨合成工藝。

氨氣制備的實驗室製法,固體銨鹽製取
加熱固體銨鹽和鹼的混合物
反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O

裝置圖1
反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。
凈化裝置(可省略):用鹼石灰乾燥。
收集裝置: 向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。
尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH3與空氣的對流速度,收集到純凈的NH3。
注意事項:
不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH3、N2、N2O、NO。[5]
實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈;減少NH3對空氣的污染。
實驗室制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃H2SO4和固體CaCl2。因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4。NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3
氮化物製取
可以用氮化物與水反應或者疊氮化物分解。如:[5]
Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

氨氣制備方法中濃氨水製取
反應原理:NH3·H2O NH3↑+H2O。
裝置圖2
這種方法一般用於實驗室快速制氨氣。
裝置:燒瓶,酒精燈,鐵架台,橡膠塞,導管等。
注意事項:加熱濃氨水時也會有水蒸氣,需要用乾燥裝置除雜。同上,這種方法制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不要採用濃H2SO4和固體CaCl2 。[5]
濃氨水中加固態鹼性物質
反應原理:濃氨水中存在以下平衡:

裝置圖3
NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-,[6]
加入固態鹼性物質(如CaO,NaOH,鹼石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡移動,同時反應放熱,促使NH3·H2O的分解。

氨氣制備方法中工業合成氨技術
合成氨指由氫氣、氮氣在高壓、高溫、催化劑作用下直接化合生成的氨,是固氮的一種方法。目前世界上的氨,除少數從焦爐氣中回收的副產品外,絕大部分均由合成法製造。該法生產工藝基本過程如下:[7]
造氣
合成氨原料氣中的氮氣一般來自空氣,氫氣則需要制備。制氫的原料有天然氣、石腦油、重質油、煤等。
脫硫
制氫的原料中,一般含有少量的硫化氫或硫化物,它們會進入原料氣中,這些含硫物質,極易使後續階段使用的催化劑中毒,必須首先將其除去,這個過程稱為脫硫。脫硫主要有物理吸收(用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收劑)和化學吸收兩種,後者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。[7]
變換
經脫硫後的原料氣中,除氫氣外,還含有一定量的一氧化碳。為提高氫氣產量,利用水蒸氣和一氧化碳反應,使之轉化成氫氣,該過程稱為變換。反應式如下:
CO+H2O→CO2+H2
反應必須通過使用催化劑完成。
脫碳。將變換氣中的二氧化碳除去的過程叫脫碳。其方法有物理吸收和化學吸收兩種,後者效果更好。我國開發的氨水脫除二氧化碳得到碳酸氫銨(一種常用氮肥)的方法在小型合成氨廠普遍使用。其反應式如下:[7]
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
精煉
經過上述幾個過程得到的氮、氫原料氣中還含有少量的一氧化碳和二氧化碳,而合成反應使用的催化劑要求碳的氧化物總量不能大於10ppm,必須進一步脫去;少量水分對催化劑的活性等也有影響, 同樣要除去。除去這些微量有害物質的過程, 稱為精煉。最早採用銅氨液吸收法,反應式為:[7]
Cu(NH3)2+CO+NH3→Cu(NH3)3CO
少量二氧化碳可被氨進一步吸收。反應式為:
CO2+H2O+NH3→NH4HCO3
60年代後新開發的鎳作催化劑, 使二氧化碳、一氧化碳與氫反應生成甲烷的精煉工藝效果更好。反應式如下:
CO+3H2→H4+H2O
CO2+4H2→CH4+2H2O
以天然氣為原料的合成氨廠一般採用此工藝。

⑹ 合成氨的發展歷程是怎樣的

德國化學家哈伯(F.Haber,1868-1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。於1908年申請專利,即「循環法」,在此基礎上,他繼續研究,於1909年改進了合成,氨的含量達到6上。這是工業普遍採用的直接合成法。

反應過程中為解決氫氣和氮氣合成轉化率低的問題,將氨產品從合成反應後的氣體中分離出來,未反應氣和新鮮氫氮氣混合重新參與合成反應。

合成氨反應式如下(該反應為可逆反應,等號上反應條件為:「高溫高壓」,下為:「催化劑」):

(6)實驗室合成氨裝置如下擴展閱讀:

氨的主要用途:

氨的主要用途是氮肥、製冷劑、化工原料。無機方面主要用於制氨水、液氨、氮肥(尿素、碳銨等)、硝酸、銨鹽、純鹼。有機方面廣泛應用於合成纖維、塑料、染料、尿素等。

合成氨工業的特點:

1、農業對化肥的需求是合成氨工業發展的持久推動力。世界人口不斷增長給糧食供應帶來壓力,而施用化學肥料是農業增產的有效途徑。

氨水(即氨的水溶液)和液氨體本身就是一種氮肥;農業上廣泛採用的尿素、硝酸銨、硫酸銨等固體氮肥,和磷酸銨、硝酸磷肥等復合肥料,都是以合成氨加工生產為主。

2、與能源工業關系密切。合成氨生產通常以各種燃料為原料,同時生產過程還需燃料供給能量,因此,合成氨是一種消耗大量能源的化工產品。每噸液氨的理論能耗為 21.28GJ,實際能耗遠比理論能耗多,隨著原料、工廠規模、流程與管理水平不同而有差異。

日產 1000t氨的大型合成氨裝置生產液氨的實際能耗約為理論能耗的兩倍(表2[ 大型氨廠生產合成氨的實際能耗])。

3、工藝復雜、技術密集。氨合成是在高壓高溫和催化劑存在下進行的,為氣固相催化反應過程。由於氨合成催化劑(見無機化工催化劑)很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸氣毒害(見催化劑中毒)。

而從各種燃料製取的原料氣中都含有不同數量的這些物質,故在原料氣送往氨合成前,需將有害物質除去。因此合成氨生產總流程長,工藝也比較復雜,根據不同原料及不同的凈化方法而有多種流程(見氨)。

⑺ 實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下: 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化銨溶


(1)氮氣 :a 、氫氣 b (2分)
(2)乾燥氣體; 控制氫氣和氮氣的流速(2分)
(3)不會,因為混合氣體中含大量的不溶於水的氮氣和氫氣(2分)
(4)4NH 3 +5 O 2 4NO + 6H 2 O(2分)
(5)NH 4 + , NO 3 - (2分)

⑻ 實驗室合成氨

答案: 解析: (1)①乾燥N2、H2②通過觀察氣泡速率,調控N2、H2的體積比 (2)N2、H2、NH3 (3)將濕潤的紅色版石蕊試紙置權於乙導管出口,紅色石蕊試紙變藍,證明有氨氣生成(或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於乙導管出口,有大量白煙產生,則證明有氨氣生成) 提示: 本題考查NH3的製法、檢驗.N2和H2反應合成氨的反應是一個可逆反應,因此反應不能完全生成氨,會有N2和H2剩餘.檢驗氨氣的方法有兩種,一是用濕潤的紅色石蕊試紙變藍檢驗,二是用蘸有濃鹽酸的玻璃棒產生大量的白煙檢驗.

⑼ 實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下: 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化銨溶

(1)實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化銨溶液經加熱後反應製取氮氣,是溶液與溶液反應,可以選擇a,實驗室里用金屬鋅粒和稀硫酸反應製取氫氣,是固體和液體反應,可以選擇裝置b,
故答案為:a;b;
(2)氮氣和氫氣通過甲裝置,甲裝置中的濃硫酸可以將氮氣和氫氣乾燥,同時可以根據甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量,故答案為:乾燥氣體;控制氫氣和氮氣的流速;
(3)合成氨的反應為:N 2 +3H 2
高溫高壓

⑽ 實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下: 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO 2 )溶液與飽和氯化銨溶液

(1)a b (2)乾燥氣體 控制氫氣和氮氣的流速
(3)不會 因為混合氣體中含有大量難溶於水的氮氣、氫氣兩種氣體
(4)氨的氧化反應是一個放熱反應 有紅棕色氣體產生
(5)4NH 3 +5O 2

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