Question

制备氨气有哪些方法

Answer 1

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。

Answer 2

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：

工业上制氨气
高温高压
N2+3H2==高温高压催化剂===2NH3（可逆反应）
催化剂
△rHθ =-92.4kJ/mol

工业制备流程
20世纪初，工业上开发了氰化法和合成氨法生产氨，前者因能耗远大于后者而被淘汰。世界上的氨绝大部分是在高压、高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。氮气主要来源于空气；氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气（纯氢也来源于水的电解）。由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物，它们对于合成氨的催化剂是有毒物质，在氨合成前要经过净化处理。

1、哈伯法制氨：
高温高压
N2(g)+3H2(g)========2NH3(g)（可逆反应） △rHθ=-92.4kJ/mol
催化剂
2、天然气制氨：天然气先经脱硫，然后通过二次转化（见合成气），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（见合成氨原料气），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，氮作为氨合成原料外，液态氨还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
4、煤（焦炭）制氨：焦炭是早期合成氨生产的原料，现除中国、联邦德国外,其他国家已很少采用。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（见图），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。如用水将氨吸收，所得产品为氨水。商品氨水浓度为15%～30%（质量）。如用冷凝法分离氨，所得产品为液氨，含氮82.3%。氨水和液氨均可直接用作肥料。

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：
2NH4Cl（固态） + Ca(OH)2（固态）===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O

Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
实验室快速制得氨气的方法
用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水
注意点：
(1)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
(2)不能用NH4Cl加热分解制氨气
NH4Cl加热分解生成HCl气体和NH3气体，但冷却后可以自由结合重新生成NH4Cl，故无法进行分离收集，所以即使分解可产生氨气，也不可以用NH4Cl加热分解制取氨气。
(3)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。
(4)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。
(5)干燥氨气　干燥氨气应采用碱石灰（氢氧化钙(Ca(OH)2)，大约75%），水（H₂O，大约20%），氢氧化钠（NaOH，大约3%），和氢氧化钾（KOH，大约1%）的混合物）。不能用浓硫酸，因为浓H2SO4（酸性）与NH3反应生成(NH4)2SO4 ； 不能用氯化钙，NH3与CaCl2反应能生成CaCl2·8NH3（八氨合氯化钙）
CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3
类似的还有乙醇，也不能用氯化钙。

Answer 3