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合成氨實驗裝置

發布時間:2025-06-19 01:24:42

1. 制備氨氣有哪些方法

1、工業製法

工業上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而製成:

N2+3H2⇌2NH3△rHθ=-92.4 kJ/mol (反應條件為高溫、高壓、催化劑)

一般為鐵觸媒作催化劑,壓強20-50 mPa,溫度450℃左右。

2、實驗制備

實驗室,氨常用銨鹽與鹼作用或利用氮化物易水解的特性制備:

Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

實驗室快速製得氨氣的方法:用濃氨水和固體NaOH反應制備氨氣;

噴泉實驗

在常溫,常壓下,一體積的水中能溶解700體積的氨。

在乾燥的圓底燒瓶里充滿氨氣,用帶有玻璃管和滴管(滴管里預先吸入水)的塞子塞緊瓶口。立即倒置燒瓶,使玻璃管插入盛水的燒杯里(水裡事先加入少量的酚酞試 液),把實驗裝置裝好後。

打開橡皮管的夾子,擠壓滴管 的膠頭,使少量的水進入燒瓶,觀察現象。 實驗的基本原理是使燒瓶內外在短時間內產生較大的壓強差,利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內,在尖嘴導管口形成噴泉。

2. 實驗室氨氣的原理,裝置,收集及檢驗

加熱固體銨鹽和鹼的混合物

反應原理:2NH₄Cl+Ca(OH)₂=加熱= CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O

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。

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)。

(2)合成氨實驗裝置擴展閱讀:

氨氣的工業製法:

空氣中的氮氣加氫

隨著大型化的發展,氨合成圈已成為降低合成氨能耗的主要單元之一。近代大型氨合成裝置的代表設計有三種:

1、布朗的三塔三廢鍋氨合成圈

布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個合成塔和3個廢鍋組成。塔內有催化劑筐,氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過,再由上向下軸向流過催化劑床。三塔催化劑裝填量比二塔多,最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上,減少了循環氣量,節省了循環壓縮功。

合成塔控制系統非常簡單,各塔設有旁路用閥門調節氣體入塔溫度。由於氨合成反應平衡的限制,決定了催化劑溫度,不需要調節催化劑床層反應溫度。

2、伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈採用兩個較小的合成塔,3個催化劑床,兩塔塔後各連一個廢鍋。這種結構使反應溫度分布十分接近最優的反應溫度,氣體的循環量和壓降小,投資和能耗節省,副產高壓蒸汽多。

3、托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

托普索S-250系統採用無下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成。

還包括:

(1)廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱;

(2)合成塔進出氣換熱器,水冷器,氨冷器和冷交換器,氨分離器及新鮮氣氨冷器等。合成塔為徑向流動催化劑床,採用1.5mm~3mm小催化劑,壓降為0.3MPa。由S-200型塔出來的合成氣,經廢熱鍋爐回收熱量,並保證入S-50型塔的合適溫度,以提高單程合成率。

3. 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
.

4. 氨氣的實驗室製取原理是什麼

氨氣的實驗室製取原理主要有兩種方法:氨水與氨化物反應法和銨鹽與強鹼反應法。

氨水與氨化物反應法是利用氨水(NH3·H2O)與氨化物(如氯化銨NH4Cl)反應生成氨氣。反應方程式為:

NH4Cl + NaOH → NH3↑ + NaCl + H2O

在實驗中,先將氨化物與適量的強鹼溶液混合,通入一定量的熱水蒸汽,使反應混合物加熱。混合物中的氨化物會分解生成氨氣,然後通過氣體收集裝置收集氨氣。

銨鹽與強鹼反應法是利用含銨鹽(如硫酸銨NH4HSO4)的溶液與強鹼(如氫氧化鈉NaOH)反應生成氨氣。反應方程式為:

2NH4HSO4 + 2NaOH → (NH4)2SO4↑ + 2H2O + 2NH3↑

在實驗中,將一定量的含銨鹽的溶液與適量的強鹼溶液混合,通過加熱和反應劇烈攪拌的方法,使反應發生。反應生成的氨氣通過氣體收集裝置收集。

需要注意的是,在實驗操作時要注意安全,因為氨氣有刺激性氣味且有毒,必須在通風良好的實驗室環境下進行實驗,並採取相應的安全措施。更多問題文優小助可以解答

5. 某同學在實驗室用如圖所示的實驗裝置製取並收集乾燥的氨氣.請回答下列問題.(1)制氨氣反應的化學方程

(v)實驗室用加熱氯化氨和消石灰五固體混合物製取氨氣,該反應為2NH0Cl+Ca(OH)2

.

6. 實驗室里加熱氯化銨和氫氧化鈣的固體來製取氨氣。那工業是如何製取氨氣的呢工業的製取和實驗室的製取的

答案:工業制氨氣是用N2和H2化合生成氨氣

實驗室制氨氣是氯化銨和氫氧化鈣的固體共熱生成氨氣

一、氨氣的工業製法:

1、反應原理:

3、注意:①棉花的作用:可減小NH3與空氣的對流速度,收集到純凈的NH3。

②源轎Ca(OH)2 不能用納裂缺NaOH代替。

7. 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。

8. 氨氣具有廣泛的用途. (1)工業上合成氨反應的化學方程式是______.(2)實驗室常用如圖所示裝置製取並

(1)工業合成氨是氫氣和氮氣在高溫高壓催化劑作用下反應生成氨氣,反內應是可逆反應,反容應的化學方程式為:N2+3H2

催化劑

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