3-2 氨的合成
第三章 氨的合成
10 35.10 29.00 20.63 14.48 10.15 6.71
15 43.35 36.84 27.39 19.94 14.39 9.75
20 49.62 43.00 33.00 24.71 18.24 12.62
32 60.43 54.00 43.60 34.24 30.90 18.99
13
c. 惰性气体含量的影响
惰性气体指不参加合成氨反应的甲烷和氩气 由图3 惰性气体含量增加，平衡氨含量减小， ◆ 由图3-2知，惰性气体含量增加，平衡氨含量减小，因 为增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压， 为增加惰性气体含量相当于降低了反应物的分压，即惰性 气体对氨合成不利。 气体对氨合成不利。 另外，氨合成为不完全反应， ◆ 另外，氨合成为不完全反应，未反应原料气体需要循环 利用，必然造成惰性气体的富集， 利用，必然造成惰性气体的富集，最终采取部分放空的办 法减少惰性气体，造成原料气的浪费。 法减少惰性气体，造成原料气的浪费。
19
第二节 氨合成催化剂
氨合成反应必须用催化剂，没有催化剂，即使在很高压 氨合成反应必须用催化剂，没有催化剂， 力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。 力下反应速度也很小，生成的氨浓度很低。 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇（Os） 可以作氨合成催化剂的物质很多，如锇（Os）、铁(Fe)、 (Fe)、 锰 (Mn) 、 钨 (W) 和铀(U) 等 。 但由于以铁为主体的催化剂具 (Mn)、 (W)和铀 (U)等 有原料来源广、 价格低廉、 在低温下有较好的活性、 有原料来源广 、 价格低廉 、 在低温下有较好的活性 、 抗毒 能力强、使用寿命长等优点，广泛采用。 能力强、使用寿命长等优点，广泛采用。
lg Kp = 2001.6 / T − 2.6911lg T − 5.5193 ×10 −5 T + 1.8489 ×10 −7 T 2 + 3.6842
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介工艺危险特点：1 高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸。
2 高温、高压气体物料从设备管线泄露时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因郜流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸。
3 气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧和爆炸。
4 高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀和渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸。
5 液氨大规模事故性泄露会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成氨，为一种基本无机化工流程。
现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
工艺流程1 原料气制备（制备H2、CO、N2的粗原料气）1-1煤气化煤气化是用气化剂对煤或焦炭等固体燃料进行热加工，使其转变为可燃性气体的过程，简称造气。
气化剂主要是水蒸气、空气（或氧气）及它们的混合气体。
对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；空气煤气：以空气为气化剂制取的煤气，主要成分为N2和CO2。
合成氨生产中也称之为吹风气。
水煤气：以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分H2和CO。
混合煤气：以空气和适量水蒸气为气化剂。
半水煤气：以适量空气和水蒸气做气化剂，所得气体组成符合([H2]+[CO])/[N2]=3.1~3.2的混合煤气，即合成氨的原料气。
1-1-1 以空气为气化剂-空气煤气，其主要成分为空气和二氧化碳C + O2 = CO2C + 1/2O2 = COC + CO2 = 2COCO + 1/2O2 = 2CO21-1-2 以水蒸气为气化剂-水煤气，其主要成分为氢气和一氧化碳。
C + H2O = CO + H2C + 2H2O = CO2 + 2H2CO + H2O = CO2 + H2C + 2H2 = CH41-1-3 间歇式生产半水煤气1-1-3-1固定床煤气发生炉右图为间歇式固定床煤气发生炉燃料层分区示意图。
合成氨工艺总结
合成氨发展的三个典型特点：1。
生产规模大型化2。
能量的合理利用. 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力,基本不用电能3。
高度自动化Chp2。
原料气的制取2.1 固体燃料气化法氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。
煤气化技术装置的分类：（1)固定床气化（2)流化床气化（3）气流床气化固定床气化:UGI炉，鲁奇（Lurgi）炉和液态排渣的鲁奇炉流化床气化:Winkler气化炉；Lurgi循环流化床气化炉；U—Gas灰团聚流化床气化炉气流床气化：常压气流床粉煤气化即Koppers-Totzek（柯柏斯—托切克,简称K-T)炉;水煤浆加压气化，即Texaco（德士古）炉和Destec（现E—Gas)炉；粉煤加压气化,即SCGP（Shell 煤气化工艺）。
固定床间歇制气：采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。
通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气;空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气.间歇式制半水煤气流程：a．空气吹风b．上吹制气c．下吹制气d．二次上吹e．空气吹净德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。
煤浆气化采用德士古水煤浆加压气化的激冷流程。
气化工段关键设备气化炉（参见p56图1-2-39）气化炉分上下两部分，上部为燃烧室，燃烧室内安装三层耐火砖用来防止炉壁烧坏；下部为激冷室.从燃烧室出来的工艺气通过下降管进入激冷室，激冷室上部有激冷环，下部下降管浸入水中，工艺气在水中冷激。
气化炉是德士古装置核心设备。
碳洗塔的作用是洗涤从气化炉来的粗煤气，除去粗煤气中的含杂的灰分以及可容水的反应副产物,保证干净、含灰分少的粗煤气送到下一工段进行使用.碳洗塔下部主要作用是洗涤，碳洗塔合成气入口管线伸入水下，粗煤气进入碳洗塔水下后，经过塔内灰水的洗涤再进入上部;碳洗塔上部有塔盘，采用筛板结构，用来对合成气进行可溶性气体以及灰分进行吸收.碳洗塔是德士古气化装置中，一个非常重要的中间过程装置。
合成氨方程式
合成氨方程式合成氨（Synthesis of Ammonia），也被称为哈柏-博士过程（Haber-Bosch process），是一种重要的工业化学反应。
该反应利用氮气和氢气作为原料，经过一系列催化剂的作用，在高温高压条件下生成氨。
合成氨广泛应用于农业肥料、化工原料和制药工业等领域。
合成氨方程式可以简洁地表示为：N₂ + 3H₂ -> 2NH₃在这个反应中，每一份氮气（N₂）与三份氢气（H₂）通过催化剂的作用生成两份氨（NH₃）。
该方程式表明，合成氨的生成是一种消耗氢气和氮气的反应。
合成氨反应通常在高温高压条件下进行，一般温度为350-550℃，压力为100-250 atmospheres。
这些条件能够提供足够的能量和压力，以克服反应的活化能。
然而，这也使得该反应过程具有很高的能耗。
在合成氨反应中，催化剂起着关键的作用。
常用的催化剂是铁（Fe）和钴（Co）的氧化物或卤化物。
这些催化剂能够加速反应速率，降低反应温度和压力要求。
此外，钾氧化铝（KAlO₂）等助剂也经常被添加到催化剂中，以提高催化剂的稳定性和活性。
合成氨方程式表明，氮气分子中的三个共有电子对（三个共价键）被氢气分子中的三个孤对电子（三个孤对键）所取代。
这个过程是通过氢气分子逐一加成到氮气分子上来实现的。
反应进行过程中，生成氨的活化能被催化剂降低，反应速率得到提高。
合成氨的重要性在于其大规模的应用。
首先，合成氨被广泛用作氮肥的原料。
农业中，合成氨以肥料的形式施用，提供植物所需的氮元素。
其次，合成氨还可用作化工原料，用于制造合成树脂、合成纤维、胶粘剂等化学品。
此外，合成氨还是许多药物合成的重要中间体和原料。
总结起来，合成氨是一种重要的工业化学反应，通过催化剂的作用，将氮气和氢气在高温高压条件下，生成氨。
合成氨方程式N₂ + 3H₂-> 2NH₃描述了该反应的产物和反应物的摩尔比例。
合成氨的应用广泛，包括农业肥料、化工原料和制药工业等领域。
化学合成氨方程式
化学合成氨方程式1. 引言氨是一种重要的无机化合物，广泛应用于农业、医药、化工等领域。
它是制造化肥和合成其他有机化学品的基础原料。
在工业上，氨通常通过化学合成来制备。
本文将介绍一种常用的方法，即哈柏过程（Haber process），用于合成氨的方程式及相关反应条件。
2. 哈柏过程哈柏过程是一种通过固定床催化剂反应器合成氨的方法。
该过程由德国化学家弗里茨·哈柏于20世纪初提出，并于1913年获得了诺贝尔化学奖。
下面是该过程的方程式：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)从方程中可以看出，氮气（N2）和氢气（H2）在适当的温度和压力条件下反应生成氨（NH3）。
这是一个可逆反应，因此需要控制反应条件以提高产量。
3. 反应条件温度根据热力学原理，该反应在较低温度下更有利于生成氨。
然而，在低温下反应速率较慢，因此需要在催化剂的作用下加快反应速度。
一般来说，合成氨的最佳温度范围在350°C至550°C之间。
压力由于该反应中氮气和氢气的摩尔比例为1:3，因此增加反应中氢气的压力可以推动平衡向生成氨的方向移动。
一般来说，合成氨的最佳压力范围在100至200大气压之间。
催化剂催化剂对于提高反应速率和产量非常重要。
常用的催化剂是铁（Fe）或铁-铝（Fe-Al）合金。
这些催化剂能够促进反应，并减少所需的活化能。
此外，还可以添加适量的钾（K）或铝（Al）等元素来增加催化剂的稳定性和寿命。
4. 反应机理哈柏过程涉及多个步骤，其中一个重要的步骤是吸附和解离。
首先，N2和H2分子被吸附到催化剂表面上，并发生解离成原子形式。
然后，这些原子重新组合并形成NH3分子。
5. 反应的影响因素除了温度、压力和催化剂外，还有其他因素会影响合成氨的产量和反应速率。
以下是一些常见的影响因素：反应物浓度增加反应物浓度可以提高反应速率和产量。
然而，过高的浓度可能会导致不受控制的副反应发生。
反应器设计反应器设计对于提高合成氨的效率和产量至关重要。
合成氨反应教学中的一些细节
合成氨反应教学中的⼀些细节合成氨反应教学中的⼀些细节氨既是化学实验室中⼀种常见物质，也是⼀种重要的化⼯原料。
由于合成氨在化学⼯业中占有基础性地位，如下的合成氨反应的⽅程式也常常作为典型反应⽽出现在⼀些讨论中。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)但是，由于⼈们对这个反应没有更深⼊地了解，在教学中往往难于抓住其中的主要⽭盾。
⼀、合成氨反应的平衡常数要讨论⼀个典型的可逆化学反应，⼀般情况下都需要知道其平衡常数，以便估计出其反应的完全程度。
对于合成氨反应来说，这个平衡常数的计算相当容易。
1. 25时合成氨反应的平衡常数从化学数据表中查出298K(25)时各物种的标准⽣成⾃由能，据此计算出反应的标准⾃由能变，就可以进⽽计算出298K时该反应的平衡常数。
即，ΔrGº=2×ΔfGº(NH3)- ΔfGº(N2)-3 ×ΔfGº(H2)= 2×(-16)- 0-3 ×0=-32(kJ•mol-1)据化学反应等温式，ΔrGº= -RTlnK，也就是-32 ×1000= -8.314 ×298 ×lnK。
可得K=4.1×105。
该平衡常数居然这么⼤。
这与我们在合成氨⽣产中遇到的K似乎也相差的太多了。
那是由于，298K时该反应的平衡常数尽管很⼤，但是其反应速度也⼩到可以忽略不计的程度（反应的活化能极⼤）。
⽬前⼈们也还没有找到，在常温下能提升这个反应速度的有效⽅法。
⼯业⽣产中只有⽤催化剂来提升这个反应的速度。
但是，这些催化剂的活性都要在⼀定的温度（500）下才能表现出来。
也就是说，合成氨⽣产的反应温度，是催化剂性质的要求。
这就导致，讨论⼯业⽣产中的合成氨反应时，必须要⽤更⾼温下的平衡常数。
2. 平衡常数为“1”时的体系温度要计算出平衡常数为“1”时的体系温度，就要先分别计算出298K时该反应的标准焓变、及标准熵变ΔrHº=2×ΔfHº(NH3)- ΔfHº(N2)-3 ×ΔfHº(H2)= 2×(-46)- 0-3 ×0=-92(kJ•mol-1) 。
合成氨的方程式
合成氨的方程式
合成氨的方程式如下:
2NH3 + O2 → 2H2O + N2
这是一个经典的化学反应，称为氨的合成。
在这个反应中，氨气 (NH3) 和氧气 (O2) 反应生成水 (H2O) 和氮气 (N2)。
这个反应是碱性反应，发生在高温高压条件下。
氨的合成是合成氮肥的重要方法之一。
氮肥是农业生产中必需的生产资料，氨的合成可以为植物提供氮源，提高农作物的产量和质量。
此外，氨的合成也是化学工业中重要的反应之一，它涉及到许多其他的化学品的生产，如尿素、硝酸、硫酸等。
拓展:
氨的合成是碱性气体反应的典型例子。
在碱性气体反应中，碱金属或碱土金属的化合物与气体反应生成相应的碱金属或碱土金属离子和氢氧根离子。
在氨的合成反应中，NH3 和 O2 反应生成 H2O 和 N2，同时释放出能量。
氨的合成反应是工业上生产氨的重要方法之一。
其他常见的氨的合成方法包括电解氨、光氯化氨和氨氧化法等。
在氨的合成过程中，需要注意控制反应条件，如温度、压力、催化剂种类和用量等，以获得高效的合成率和优质的氨产品。
合成氨的化学反应方程式
工业合成氨反应的化学方程式为：N₂+3H₂⇌2NH₃（催化剂、高温高压条件下）反应过程采用铁触媒（以铁为主混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大，这也是合成氨选在500°C的原因。
合成氨的反应特点（1）可逆反应；（2）正反应是放热反应；（3）正反应是气体体积减小的反应。
在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。
催化剂的催化能力一般称为催化活性。
催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。
一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。
中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。
例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。
但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。
相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。
催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。
催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。
工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。
因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。
合成氨产量计算公式
- 如果要将体积换算成质量，根据理想气体状态方程PV = nRT，先求出氨的物质的量n=(PV)/(RT)（P为压强，V为体积，R为气体常数，T为温度），再根据m=nM求出氨的质量。
合成氨产量计算公式
一、理论基础。
1. 氨合成反应方程式。
- 合成氨反应的化学方程式为N_2 + 3H_2{催化剂}{⇌}2NH_3。从方程式可以看出，1体积的氮气和3体积的氢气反应生成2体积的氨气（在相同条件下，根据理想气体状态方程PV = nRT，当P、T相同时，V与n成正比）。
2. 根据化学计量关系计算。
2. 基于反应前后气体体积变化的计算（在一定条件下）
- 假设反应前N_2和H_2混合气体的总体积为V_1（在一定温度和压强下），反应后气体总体积为V_2。
- 根据反应方程式，反应前后气体体积的变化量Δ V与生成氨的体积V(NH_3)有一定关系。
- 由反应方程式可知，每反应4体积的原料气（1体积N_2 + 3体积H_2）会生成2体积的NH_3，反应后气体总体积减少2体积。
二、实际产量计算。
ห้องสมุดไป่ตู้1. 基于原料气转化率的计算。
- 设N_2的转化率为α，投入N_2的物质的量为n_0mol。
- 实际反应的N_2的物质的量为n = n_0×α。
- 根据反应方程式，生成氨的物质的量n(NH_3)=2n = 2n_0×α。
- 如果要换算成质量（m），根据公式m=nM（M为摩尔质量），氨的摩尔质量M(NH_3) = 17g/mol，则氨的实际产量m(NH_3)=2n_0×α×17g。
合成氨工艺条件
合成氨工艺条件于漪合成氨氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。
合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。
反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。
经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。
1.合成氨的工艺流程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。
对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
①一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。
合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。
变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。
第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。
因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。
②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。
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单击此处编辑母版标题样式 科学史话：合成氨与诺贝尔奖
Fritz Haber Karl Bosch （1868~1934） （1874~1940）
Gerhard Ertl （1936~）
【想一想】大气中N2含量高达78%，为何人工固氮 直到20世纪初才取得重大突破？
单击此处编辑母版标题样式 本节要点
CO2 + 2NH3 == CO(NH2)2 + H2O
加热
单击此处编辑母版标题样式 三、合成氨工业的发展：
1. 原料及原料气的净化； 2. 催化剂的改进；
哈伯最初采用锇（Os）作催化剂，平衡混合物中氨 的百分含量可达6%，但锇的价格极其昂贵、相关化合 物毒性很大且锇是重金属，很容易中毒，后来由博施进 行了配方超过2500种的20000多次试验，终于筛选出用 铁的氧化物如Fe2O3、 Fe3O4 、Fe1−xO等为催化剂的铁 基催化剂体系。从1972年开始，基于金属钌（Ru）及 其化合物的钌基催化剂日益得到人们重视，但钌基催化 剂价格昂贵，活性尚未超过铁基催化剂，目前仍在研究 之中。
38.2 19.1 9.1
89.9 71.0
47.0 26.4 13.8
95.4 84.2
65.2 42.2 23.1
98.8 92.6
79.8 57.5 31.4
单击此处编辑母版标题样式 一、合成氨的反应原理：
表中数据说明：
1. 温度一定时，增大压强，能提高平衡混合物中 氨的含量； 2. 压强一定时，降低温度，能提高平衡混合物中 氨的含量。
【思考与交流】作为反应物的氮气和氢气中含有
哪些杂质？如何除去？ 除去H2S：NH3· 2O + H2S == NH4HS + H2O H 除去CO：CO + H2O == CO2 + H2 除去CO2：K2CO3 + CO2 + H2O == 2KHCO3
单击此处编辑母版标题样式 二、合成氨的生产工艺：
单击此处编辑母版标题样式 一、合成氨的应原理：根据下表数据为实际生产选取合适的温度和 压强条件：
压强 NH3 /Mpa 含量 /% 温度 /℃
0.1
10
20
30
60
100
200 300
400 500 600
15.3 2.2
0.4 0.1 0.05
81.5 52.0
25.1 10.6 4.5
86.4 64.2
但另一方面： ① 温度较低时催化剂的活性较差，反应速率低； ② 加压对设备要求高，增加成本和能量消耗，而 且在操作中催化剂易被压碎，缩短催化剂寿命。
单击此处编辑母版标题样式 一、合成氨的反应原理：
合成氨的反应条件：
1. 2. 3. 4. 压强：10~30 MPa； 温度：400~500℃； 浓度：氮气略过量； 催化剂：铁触媒。
1. 合成氨的反应原理
2. 合成氨的生产工艺
3. 合成氨工业的发展
单击此处编辑母版标题样式 一、合成氨的反应原理：
【思考与交流】
① 合成氨反应有哪些特点？ ② 根据影响化学反应速率的因素，说明要加快合 成氨的反应速率，反应应该在什么条件下进行？ ③ 根据化学平衡移动的原理，说明要提高平衡时 氨的含量，反应应该在什么条件下进行？
3. 三废处理。
单击此处编辑母版标题样式 总结：本节课重点
1. 氨的固定与人工固氮的意义： 2. 合成氨的反应原理与生产工艺：
3. 合成氨的工业生产过程中必须考虑的因素。
单击此处编辑母版标题样式 合成氨工厂实拍照片：
单击此处编辑母版标题样式 氮的固定
将游离态氮转化为化合态氮的方法叫做氮的固定。
什么是氮的天然固定和 人工固定？哪些可以大 规模工业化生产？
单击此处编辑母版标题样式 科学史话：合成氨与诺贝尔奖
利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个困 难的课题，从实验室研究到工业化投产，经历了150年 时间。 1918年，德国化学家弗里茨· 哈伯(Fritz Haber)由于 实现合成氨的工业化生产及合成氨研究对化学理论发展 的推动，获得诺贝尔化学奖。 1931年，德国化学家卡尔· 博施(Karl Bosch)因为改 进合成氨的工业方法而获诺贝尔化学奖。 2007年，德国化学家格哈德· 埃特尔(Gerhard Ertl) 因发现“哈伯−博施法”的作用机理并推动表面化学动 力学的研究而获诺贝尔化学奖。
CO＋H2
H2O(g) 催化剂
CO2＋H2
除去CO2
H2
请写出水蒸气与炭、CO和甲烷分别发生反应的 化学方程式。
单击此处编辑母版标题样式 二、合成氨的生产工艺：
2. 原料气的净化：
原料气体中含有的微量杂质会与催化剂反应， 从而使催化剂的活性、选择性明显下降或丧失，这 种现象叫做催化剂“中毒”。例如在合成氨反应中 用铁作为催化剂，若反应原料中含有S，则发生反 应Fe + S == FeS使铁触媒失效。
放电
单击此处编辑母版标题样式 氮在植物中的生理功能
缺氮的棉花
氮 是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素的组成元素。蛋白质是
细胞原生质的重要成分，核酸是合成蛋白质的必要成分。在植 物生长发育过程中，细胞分裂和新细胞的形成必须要有蛋白质； 而光合作用则离不开叶绿素。因此，在缺氮的情况下，由于新 细胞形成受阻，植物的生长发育会迟缓或停滞；如果叶绿素含 量下降，则直接影响光合作用的速率和光合作用产物的形成。 同时，蛋白质含量的下降使作物的品质降低。
【想一想】除了上述反应条件外，还可以采取 什么措施来提高反应物的转化率。
单击此处编辑母版标题样式 二、合成氨的生产工艺：
合成氨的生产包括3个步骤：
1. 造气： 2. 净化： 3. 合成与分离。
单击此处编辑母版标题样式 二、合成氨的生产工艺：
1. 制备合成氨的原料气： ① 氮气：
【想一想】请设计两种从空气中分离得到氮气 的方法。
化学技术与生活模块 专题三 从自然资源到化学品
单击此处编辑母版标题样式 引言：神秘的魔鬼谷
在新疆与青海交界的阿尔金山自然保护区东端有一 山谷，人称魔鬼谷。每当人畜进入后，经常电闪雷鸣， 狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季 常青。你知道原因吗？ N2 + O2 == 2NO 2NO + O2 == 2NO2 3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO
单击此处编辑母版标题样式 二、合成氨的生产工艺：
3. 氨的合成与分离：
【思考与交流】合成塔中的气体流向为何如此设计？
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3. 氨的合成与分离：
N2、H2
造气
净化
压缩
合成
分离
液氨
（防止催化剂中毒）
【思考与讨论】
联合生产是指在生产过程中生产多种产品，请 问合成氨工业可以进行哪些联合生产或深加工？
压缩 降温
液态空气
蒸发
N2（先逸出）
空气 炭 CO2＋N2
除去CO2
N2
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② 氢气：
既可以通过水蒸气与炽热的煤（或焦炭层） 制得，也可以利用煤、石油、天然气加工过程 中产生的碳氢化合物在催化剂作用下与氧气或 水蒸气反应制得。
H2O(g)
赤热炭 或其他燃料
【资料卡片】原料气的精制
原料气必须进行严格的净化，否则会缩短催化 剂寿命。前面提到的方法无法完全达到要求，通常 还需要经过“铜洗”阶段。用[Cu(NH3)2]CH3COO 可以除去几乎所有杂质：
4[Cu(NH3)2]+ + 8NH3· 2O + O2 == 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH− + H 6H2O [Cu(NH3)2]+ + CH3COO− + CO == [Cu(NH3)2]CH3COO·CO↓ 2[Cu(NH3)2]+ + H2S + 2H2O == Cu2S↓ + 2NH4+ + 2NH3· 2O H