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合成氨实验装置

发布时间:2025-06-19 01:24:42

1. 制备氨气有哪些方法

1、工业制法

工业上氨是以哈伯法通过N2和H2在高温高压和催化剂存在下直接化合而制成:

N2+3H2⇌2NH3△rHθ=-92.4 kJ/mol (反应条件为高温、高压、催化剂)

一般为铁触媒作催化剂,压强20-50 mPa,温度450℃左右。

2、实验制备

实验室,氨常用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备:

Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

实验室快速制得氨气的方法:用浓氨水和固体NaOH反应制备氨气;

喷泉实验

在常温,常压下,一体积的水中能溶解700体积的氨。

在干燥的圆底烧瓶里充满氨气,用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛水的烧杯里(水里事先加入少量的酚酞试 液),把实验装置装好后。

打开橡皮管的夹子,挤压滴管 的胶头,使少量的水进入烧瓶,观察现象。 实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉。

2. 实验室氨气的原理,装置,收集及检验

加热固体铵盐和碱的混合物

反应原理:2NH₄Cl+Ca(OH)₂=加热= CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O

反应装置:固体+固体加热制气体装置。包括试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)等。

净化装置(可省略):用碱石灰干燥。

收集装置:向下排空气法,验满方法是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。

尾气装置:收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减少NH₃与空气的对流速度,收集到纯净的NH₃。

注意事项:

不能用NH₄NO₃跟Ca(OH)₂反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸,且产物与温度有关,可能产生NH₃、N₂、N₂O、NO。

实验室制NH₃不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)₂。因为NaOH、KOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH))₂制NH₃。

用试管收集氨气要堵棉花。因为NH₃分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH₃与空气对流,确保收集纯净;减少NH₃对空气的污染。

实验室制NH₃除水蒸气用碱石灰,而不采用浓H₂SO₄和固体CaCl₂。因为浓H₂SO₄与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₄。NH₃与CaCl₂反应能生成CaCl₂·8NH₃(八氨合氯化钙)。

(2)合成氨实验装置扩展阅读:

氨气的工业制法:

空气中的氮气加氢

随着大型化的发展,氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一。近代大型氨合成装置的代表设计有三种:

1、布朗的三塔三废锅氨合成圈

布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成。塔内有催化剂筐,气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过,再由上向下轴向流过催化剂床。三塔催化剂装填量比二塔多,最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上,减少了循环气量,节省了循环压缩功。

合成塔控制系统非常简单,各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度。由于氨合成反应平衡的限制,决定了催化剂温度,不需要调节催化剂床层反应温度。

2、伍德两塔三床两废锅氨合成圈

伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔,3个催化剂床,两塔塔后各连一个废锅。这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度,气体的循环量和压降小,投资和能耗节省,副产高压蒸汽多。

3、托普索两塔三床两废锅氨合成圈

托普索S-250系统采用无下部换热的S-200合成塔和S-50合成塔组成。

还包括:

(1)废锅和锅炉给水换热器回收废热;

(2)合成塔进出气换热器,水冷器,氨冷器和冷交换器,氨分离器及新鲜气氨冷器等。合成塔为径向流动催化剂床,采用1.5mm~3mm小催化剂,压降为0.3MPa。由S-200型塔出来的合成气,经废热锅炉回收热量,并保证入S-50型塔的合适温度,以提高单程合成率。

3. 实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下,气体混合的装置如图甲所示,合成氨的装置如图乙所示,氨吸收和

(1)实验室可用抄饱和亚袭硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气,是溶液与溶液反应,应选择C装置,制取氢气不需要加热,应选用A装置;
故答案为:C;A;
(2)氮气和氢气通过甲装置,甲装置中的浓硫酸可以将氮气和氢气干燥,同时可以根据甲装置中冒气泡的速率来控制气体流量,混合气体,
故答案为:干燥气体;通过观察气泡控制气体比例和气流速度;
(3)合成氨的化学方程式为:N2+3H2

催化剂
.

4. 氨气的实验室制取原理是什么

氨气的实验室制取原理主要有两种方法:氨水与氨化物反应法和铵盐与强碱反应法。

氨水与氨化物反应法是利用氨水(NH3·H2O)与氨化物(如氯化铵NH4Cl)反应生成氨气。反应方程式为:

NH4Cl + NaOH → NH3↑ + NaCl + H2O

在实验中,先将氨化物与适量的强碱溶液混合,通入一定量的热水蒸汽,使反应混合物加热。混合物中的氨化物会分解生成氨气,然后通过气体收集装置收集氨气。

铵盐与强碱反应法是利用含铵盐(如硫酸铵NH4HSO4)的溶液与强碱(如氢氧化钠NaOH)反应生成氨气。反应方程式为:

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

在实验中,将一定量的含铵盐的溶液与适量的强碱溶液混合,通过加热和反应剧烈搅拌的方法,使反应发生。反应生成的氨气通过气体收集装置收集。

需要注意的是,在实验操作时要注意安全,因为氨气有刺激性气味且有毒,必须在通风良好的实验室环境下进行实验,并采取相应的安全措施。更多问题文优小助可以解答

5. 某同学在实验室用如图所示的实验装置制取并收集干燥的氨气.请回答下列问题.(1)制氨气反应的化学方程

(v)实验室用加热氯化氨和消石灰五固体混合物制取氨气,该反应为2NH0Cl+Ca(OH)2

.

6. 实验室里加热氯化铵和氢氧化钙的固体来制取氨气。那工业是如何制取氨气的呢工业的制取和实验室的制取的

答案:工业制氨气是用N2和H2化合生成氨气

实验室制氨气是氯化铵和氢氧化钙的固体共热生成氨气

一、氨气的工业制法:

1、反应原理:

3、注意:①棉花的作用:可减小NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3。

②源轿Ca(OH)2 不能用纳裂缺NaOH代替。

7. 氨气制备方法

氨气制备方法指的是制取氨气的方法。氨气是实验室与生产中的常用气体。制取氨气的方法主要有加热固体氯化铵与熟石灰的混合物,然后将气体收集起来。

氨气制备方法的工艺流程有很多方案,世界各国采用的也不尽相同。至2014年为止世界上比较先进的有布朗三塔三废锅氨合成圈[2]、伍德两塔两废锅氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡萨里轴径向氨合成工艺。

氨气制备的实验室制法,固体铵盐制取
加热固体铵盐和碱的混合物
反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O

装置图1
反应装置:固体+固体加热制气体装置。包括试管、酒精灯、铁架台(带铁夹)等。
净化装置(可省略):用碱石灰干燥。
收集装置: 向下排空气法,验满方法是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生。
尾气装置:收集时,一般在管口塞一团棉花球,可减少NH3与空气的对流速度,收集到纯净的NH3。
注意事项:
不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸,且产物与温度有关,可能产生NH3、N2、N2O、NO。[5]
实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因为NaOH、KOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用试管收集氨气要堵棉花。因为NH3分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH3与空气对流,确保收集纯净;减少NH3对空气的污染。
实验室制NH3除水蒸气用碱石灰,而不采用浓H2SO4和固体CaCl2。因为浓H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4。NH3与CaCl2反应能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化钙)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3
氮化物制取
可以用氮化物与水反应或者叠氮化物分解。如:[5]
Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑

氨气制备方法中浓氨水制取
反应原理:NH3·H2O NH3↑+H2O。
装置图2
这种方法一般用于实验室快速制氨气。
装置:烧瓶,酒精灯,铁架台,橡胶塞,导管等。
注意事项:加热浓氨水时也会有水蒸气,需要用干燥装置除杂。同上,这种方法制NH3除水蒸气用碱石灰,而不要采用浓H2SO4和固体CaCl2 。[5]
浓氨水中加固态碱性物质
反应原理:浓氨水中存在以下平衡:

装置图3
NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-,[6]
加入固态碱性物质(如CaO,NaOH,碱石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡移动,同时反应放热,促使NH3·H2O的分解。

氨气制备方法中工业合成氨技术
合成氨指由氢气、氮气在高压、高温、催化剂作用下直接化合生成的氨,是固氮的一种方法。目前世界上的氨,除少数从焦炉气中回收的副产品外,绝大部分均由合成法制造。该法生产工艺基本过程如下:[7]
造气
合成氨原料气中的氮气一般来自空气,氢气则需要制备。制氢的原料有天然气、石脑油、重质油、煤等。
脱硫
制氢的原料中,一般含有少量的硫化氢或硫化物,它们会进入原料气中,这些含硫物质,极易使后续阶段使用的催化剂中毒,必须首先将其除去,这个过程称为脱硫。脱硫主要有物理吸收(用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收剂)和化学吸收两种,后者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。[7]
变换
经脱硫后的原料气中,除氢气外,还含有一定量的一氧化碳。为提高氢气产量,利用水蒸气和一氧化碳反应,使之转化成氢气,该过程称为变换。反应式如下:
CO+H2O→CO2+H2
反应必须通过使用催化剂完成。
脱碳。将变换气中的二氧化碳除去的过程叫脱碳。其方法有物理吸收和化学吸收两种,后者效果更好。我国开发的氨水脱除二氧化碳得到碳酸氢铵(一种常用氮肥)的方法在小型合成氨厂普遍使用。其反应式如下:[7]
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
精炼
经过上述几个过程得到的氮、氢原料气中还含有少量的一氧化碳和二氧化碳,而合成反应使用的催化剂要求碳的氧化物总量不能大于10ppm,必须进一步脱去;少量水分对催化剂的活性等也有影响, 同样要除去。除去这些微量有害物质的过程, 称为精炼。最早采用铜氨液吸收法,反应式为:[7]
Cu(NH3)2+CO+NH3→Cu(NH3)3CO
少量二氧化碳可被氨进一步吸收。反应式为:
CO2+H2O+NH3→NH4HCO3
60年代后新开发的镍作催化剂, 使二氧化碳、一氧化碳与氢反应生成甲烷的精炼工艺效果更好。反应式如下:
CO+3H2→H4+H2O
CO2+4H2→CH4+2H2O
以天然气为原料的合成氨厂一般采用此工艺。

8. 氨气具有广泛的用途. (1)工业上合成氨反应的化学方程式是______.(2)实验室常用如图所示装置制取并

(1)工业合成氨是氢气和氮气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气,反内应是可逆反应,反容应的化学方程式为:N2+3H2

催化剂

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