氮肥的生成和使用
氮肥的制作方法
氮肥的制作方法氮肥是农业生产中必不可少的一种肥料，它能够为作物提供充足的氮元素，促进植物的生长发育，提高产量和质量。
氮肥的制作方法有多种，下面我们就来详细介绍一下其中几种常见的制作方法。
一、尿素法制氮肥尿素法制氮肥是目前应用最广泛的一种制作方法，其原理是利用尿素和甲醛反应生成甲酰尿素，再通过加热脱水反应制得氮肥。
其具体步骤如下：1. 将尿素和甲醛按一定比例混合，加入反应釜中。
2. 在加热的条件下，尿素和甲醛发生缩合反应，生成甲酰尿素。
3. 经过脱水反应，甲酰尿素分解为氨和二甲醚，产生氮肥。
尿素法制氮肥的优点在于原料易得、成本低廉、生产效率高，而且产品质量稳定，适用于大规模生产。
二、硝酸盐法制氮肥硝酸盐法制氮肥是利用硝酸盐的氮元素制取氮肥，其过程包括硝化反应和蒸发结晶两个步骤。
1. 硝化反应：将氨气或尿素溶液与硝酸盐反应，生成硝酸铵或硝酸钾等硝酸盐。
2. 蒸发结晶：将硝酸盐溶液加热蒸发，待溶液浓度达到一定程度后，结晶分离出氮肥。
硝酸盐法制氮肥的优点在于产品含氮量高、营养丰富，能够迅速为作物提供充足的氮元素，但其生产成本较高，且易受环境污染影响。
三、氨法制氮肥氨法制氮肥是利用氨气和二氧化碳等原料制取氨基酸，再通过进一步反应得到氮肥。
其具体步骤如下：1. 合成氨基酸：将氨气和二氧化碳在高温高压下反应，生成氨基酸。
2. 氨基酸反应：将氨基酸与其他化合物反应，生成氮肥。
氨法制氮肥的优点在于产品纯度高、营养成分均衡，且产生的废气可回收利用，但其生产成本较高，且技术要求较高。
以上三种制氮肥的方法都有其优点和缺点，具体应用时需要根据生产需求和成本效益等因素进行选择。
同时，为了保护环境和提高氮肥利用效率，还需要探索新型制肥技术和绿色肥料。
氮肥的生产和使用
氮肥的生产和使用氮肥（英文：nitrogen fertilizer）是一种以氮元素作为主要营养元素，为作物提供营养的肥料。
在农业生产中，氮肥占据着非常重要的地位，因为氮肥可以增加作物的产量和品质，对于保障粮食安全和全球农业生产具有重要意义。
本文旨在介绍氮肥的生产和使用过程，以及其对环境和人类健康的影响。
一、氮肥的生产过程氮肥的生产过程主要分为两种：合成氨法和生物固氮法。
其中，合成氨法是目前工业生产中主要采用的方法，生物固氮法则是利用植物和微生物特性来固定氮的方法。
（一）合成氨法1、原料准备合成氨法生产氮肥的原料主要是空气（含有78%的氮气和21%的氧气）和天然气（含有甲烷等烷烃类物质）。
此外，生产过程中还需要使用催化剂、蒸汽和水等。
2、氨的合成氨的合成主要是通过催化剂加入热力学推动力来实现。
具体来说，利用高压、高温下的原理，将氧气和氮气经过压缩、揉合等处理后，将其与天然气混合送入催化器，在催化剂的作用下，得到氨的反应。
这个过程需要注意保持催化剂的稳定和活性。
3、氨的纯化氨生成后需要进行纯化处理，以去除其中的杂质和异物。
主要通过蒸馏、吸附等方法进行。
4、制成氮肥制成氮肥的过程主要是将氨与一定量的酸等附加物进行反应，得到硝酸和尿素等氮肥产品。
在此过程中，需要配合一定的工艺和设备来实现。
（二）生物固氮法1、选择合适的生物固氮菌株生物固氮法的第一步是选择合适的菌株，在自然条件下，合适的固氮菌有多种，但是需要根据生态环境和土壤条件进行筛选和优化。
2、土壤改良为了提升生物固氮的效率，需要对土壤进行改良。
这里主要是通过添加有机肥料、硝酸盐和营养物质等来改善土壤环境。
3、种植作物在准备好固氮菌株和优质土壤后，需要培育种植对于生物固氮有很好效果的作物。
这类作物通常包括豆类和某些牧草等，可以更好地利用固氮的优势。
4、固氮生产在种植固氮作物后，作物根系就可以与菌株产生接触并发酵，释放大量的氮气。
这个过程是需要一定时间的，可根据选定的菌源、土壤和气候等环境因素的不同而有所差异。
氮肥的生产和使用
科学家哈伯简介
弗里茨.哈泊：德国化学家，出生于一个犹 太富商家中。1900年获得博士学位。1908年 7月首次合成氨气，1909年7月建成每小时生 产90克氨气的实验装置，1918年获得诺贝尔 化学奖。 哈伯首创了使用化学毒剂的化学战，在第 一次世界大战中有130万人受到化学战的伤害， 其中9万人死亡。
（1）、铵盐受热分解—不稳定性 NH4Cl
Δ
NH3 +HCl
加热或撞击
NH3+HCl=NH4Cl
(NH4)2CO3 2NH4NO3
2NH3 +CO2 +H2O 2N2 +O2 +4H2O
思考：1、NH4Cl加热分解的现象与以前学过的什么实 验 现象相似，他们的本质是否相同？ 2、如何分离NaCl晶体和NH4Cl晶体？
NH3与挥发性酸反应会产生白烟
(2) NH3与酸反应生成铵盐 NH3+ HCl === NH4Cl NH3+HNO3=== NH4NO3 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
三、铵盐
1、铵盐的涵义： 由铵根离子和酸根离子构成的化合物 2、铵盐的物理性质： 都是晶体，并且都能溶于水
3、铵盐的化学性质
（3）氨易液化→“液氨”，常作致冷剂。
2、 NH3的化学性质
(1) NH3与水的反应 大部分NH3与水结合成 NH3· H2O， NH3· H2O可以小部分电离成NH4+和OH-。
NH3+H2O
△
NH3· H2O
NH4++OH-
NH3· H2O = NH3 ↑+ H2O
弱碱性 ，既能使无色的酚 所以氨水显______ 红色 ，又能使湿润的红色的 酞溶液变成____ 变蓝 。 石蕊试纸____
氮肥的种类、性质和施用
氮肥的种类、性质和施用<一> 氮肥的种类和性质根据化合物形态分：铵态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥。
一、铵态氮肥：含有铵根离子（NH4+）或氨（NH3）的含氮化合物。
包括碳酸氢铵（NH4CO3）、硫酸铵((NH4)2SO4)、氯化铵（NH4Cl）、氨水（NH4OH）、液氨（NH3）等。
1.共同特点：（1）易溶于水，是速效养分，作物能直接吸收利用，肥效快。
（2）NH4+被土壤胶体吸附形成交换性养分，移动性小，不易淋失。
（3）遇碱性物质分解产生氨气挥发损失。
在使用时，不能和碱性肥料混合使用；在储运时防止挥发（密封、开袋后使用）；石灰性土壤深施覆土。
（4）在通气良好的土壤中，易发生硝化作用形成硝态氮。
（5）肥效比硝态氮肥慢但长，可作追肥，也可作基肥。
2.常用的铵态氮肥：（1）氯化铵：分子式NH4Cl，含N 24～25％。
肥料水溶液呈弱酸性反应；物理性状较好，吸湿性略大于硫酸铵，属于生理酸性肥料。
适宜作基肥、追肥，不宜作种肥。
施用时忌氯作物不要施用，稻田可长期施用。
（2）硫酸铵：分子式(NH4)2SO4，一般称为标准氮肥。
含N 20～21％。
肥料水溶液呈弱酸性反应；物理性质好（不吸湿、不结块），属于生理酸性肥料，长期单独施用会使土壤酸化。
适宜作基肥、追肥和种肥，适宜各种作物，喜硫作物施用效果更好。
施用时不宜长期单独施用，石灰性土壤或水田要深施，水田不宜长期施用。
（3）碳酸氢铵：分子式NH4HCO3，含氮17%左右。
肥料水溶液呈碱性反应；化学性质不稳定，易分解挥发损失氨，易发生潮解、结块，不残留任何副成分，被称为“气肥”。
可作基肥、追肥，不宜作种肥。
施肥时一不离土，二不离水。
二、硝态氮肥：含有硝酸根离子（NO3－）的含氮化合物。
包括硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙等。
1.共同特点：（1）白色结晶，易溶于水，属速效性氮肥。
（2）不易被土壤胶体吸附，易淋失。
（3）嫌气条件下发生反硝化作用，生成N2、N2O等损失氮素。
高教版土壤肥料第三章第二节氮肥的性质及施用
3、施用 （1）可做基肥和追肥，但不宜做种肥和秧田追 肥。 （2）适宜施在酸性和石灰性土壤上，不宜施在 排水不良的低洼地、盐碱地和干旱土壤。 （3）忌氯植物不能施用氯化铵，以免降低产品 品质；缺氯土壤和喜氯植物，适当增加氯化铵 可以提高产量和品质。
（四）硝酸铵
硝酸铵简称硝铵，含氮量33%-34%，是目前我国 大量生产的一种高效氮肥。 1、性质 硝酸铵为白色晶体，含杂质时为淡黄色，其中铵 态氮和硝态氮各半，兼有两种形态氮素的特性。 硝酸铵具有易吸湿结块的性质，当空气湿度大时， 吸湿后会变成糊状直至溶解成液体，给运输、贮藏和 施用带来不便。 硝酸铵具有易燃性，在高温下分解，体积骤增， 可发生爆炸。存放时应在冷凉干燥处存放。
（三）酰胺态氮肥
凡是含有酰胺基（-CONH2）或在分解过 程中产生酰胺基的氮肥，均属酰胺态氮肥。包 括尿素和石灰氮等，农业生产中常用的是尿素。 其特点是植物不能直接吸收利用，必须转 化为铵态氮或硝态氮后才能吸收利用，肥效较 铵态氮肥慢。
常用氮肥的性质和施用
（一）碳酸氢铵 俗称碳铵，含氮量16.8﹪-17.5﹪。 1、性质 白色粉末状结晶，易溶于水，水溶液呈碱 性，pH8.2-8.4。化学性质不稳定，常温下能 进行自行分解，但分解较慢。温度升高，湿度 较大时，分解挥发明显加快，并有刺鼻的氨臭 味。
（五）硝酸钙
硝酸钙含氮量13%-15%，含氮量较低，为 钙质肥料，有改良土壤结构的作用。 硝酸钙吸湿性很强，易结块；施入土壤后 移动性强，为生理碱性肥料。 硝酸钙适宜施用于各类土壤和各种作物。 不宜做种肥，适宜做追肥。由于硝酸钙易随水 淋失，不适宜在水田施用。
（六）尿素
• 尿素CO（NH2）2含氮量46%，是目前我国常用的固 体氮肥种含氮量最高的化学肥料。 • 性质： • 尿素为白色晶体，一般吸湿性不大。目前生产上应用 的颗粒状尿素都是为降低吸湿性，外包一层石蜡等疏 水物质。 • 尿素中含有缩二脲，对作物有毒害作用，尿素产品中， 缩二脲不能超过1%，根外追肥中，不能超过0.5% • 尿素易溶于水，水溶液呈中性反应
2021-2022学年高一化学苏教版必修1课时训练：4.2.2氮肥的生产和使用 Word版含解析
其次课时氮肥的生产和使用基础巩固1.下列说法不正确的是()A.氨水也可直接作化肥B.“雷雨发庄稼”属于自然固氮C.“肥田粉”属硝态氮肥D.铵盐氮肥都是白色易溶于水的晶体,易分解,要保存在阴凉处解析:“肥田粉”是硫酸铵的俗称,应属于铵盐类氮肥。
氮的固定是指将游离态的氮(N2)转变为含氮的化合物,氮的固定分为生物固氮、自然固氮和工业固氮等,在自然条件下,将空气中的氮气转化为化合态的氮属于自然固氮。
答案:C2.检验氨气可选用()A.潮湿的蓝色石蕊试纸B.潮湿的红色石蕊试纸C.潮湿的品红试纸D.潮湿的淀粉碘化钾试纸解析:氨气遇水生成NH3·H2O,NH3·H2O是弱碱,从而使潮湿红色石蕊试纸变蓝。
答案:B3.下列有关氨的叙述中,不正确的是()A.氨气易溶于水,可以用来做喷泉试验B.氨水的密度比水的小,且浓度越大,其密度越小C.蘸有浓氨水的玻璃棒和蘸有浓硫酸的玻璃棒相靠近,两棒之间会产生大量的白烟D.氨水可作为氮肥使用解析:氨气极易溶于水,可以做喷泉试验,A正确;氨水越浓,密度越小,B正确;浓硫酸不是挥发性酸,不能形成大量白烟,C不正确;氨水也可作为氮肥使用,D正确。
答案:C4.下列有关氨和铵盐的说法正确的是()A.氨和铵盐都易溶于水,都能生成N H4+B.氨气溶于水,溶液呈碱性,是由于生成了大量的NH4OHC.试验室制备氨气的试剂和装置可为D.工业上可用氨作制冷剂解析:氨气溶于水生成一水合氨,它能部分电离出N H4+,铵盐溶于水可直接电离出N H4+,A正确;N H4+和OH-不能大量共存,氨水中不会有大量的NH4OH,B不正确;试验室制备氨气用铵盐与Ca(OH)2加热制取,如用NH4Cl直接加热,得不到氨气,C不正确;工业上可使用液氨作制冷剂,D不正确。
答案:A5.氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分别()A.加入氢氧化钠B.加入AgNO3溶液C.加热法D.加入水解析:应用NH4Cl加热易分解,低温又化合的性质。
常用氮肥的种类性质好施用
7.3 常用化学氮肥的种类、性质和施用氮肥工业一般以空气中的氮气（N2）和燃料（煤、石油、天然气）中的氢气（H2）为原料，在高温、高压和催化条件下合成氨，再经多种氨加工流程，生产各种商品氮肥。
合成氨的基本反应如下：合成的氨可直接作氮肥施用，也是加工其它氮肥的基本原料。
氨在常温常压是气体，部分理化性质如表7-2。
20世纪60年代以来，美国的肥料以液氨和由液氨配制的流体复混肥比例较高，西欧、前苏联生产硝铵较多，中国、日本以及多数发展中国家主要发展尿素。
1995年我国的氮肥结构中，碳酸氢铵氮899.7×104吨，占总产量的48.4%；尿素氮805.7×104吨，占43.4%，其余的含氮肥料包括：氯化铵、硝酸铵、磷铵、硝酸磷肥、硫酸铵、氨水等一共151.4×104吨，占8.2%。
表7-2 氨的部分理化性质）性质氨（NH3分子量17.03含N，% 82.0沸点-33.4℃冰点-77.7℃液体密度637.8g/L(0℃)蒸气密度0.708g/L(0℃)气化热 4.42kJ/g(-33.4℃)对化学氮肥来说，有不同的分类方法。
最常用的是按含氮基团进行分类。
据此，可以将化学氮肥分为铵（氨）态氮肥、硝态（硝铵态）氮肥、酰胺态氮肥、氰氨态氮肥四类。
通过各种物理和化学方法可将肥料加工成缓释的长效肥料，由于其性质有别于一般化学肥料，故也将之作为一类肥料加以介绍。
7.3.1 铵（氨）态氮肥养分标明量为铵盐（氨）形态氮的单质氮肥称为铵（氨）态氮肥。
如碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等。
它们的共同点包括：（1）易溶于水，作物能直接吸收利用，肥效快速；（2）肥料中的铵离子解离后能与土壤胶体上的交换态阳离子交换而被吸附在胶粒上，在土壤中移动性不大，不易流失；（3）在碱性环境中易分解释放出氨气，尤其是液态氮肥和不稳定的固态氮肥本身就易挥发，与碱性物质接触后挥发损失加剧；（4）在通气条件良好的土壤中，铵（氨）态氮可进行硝化作用，转化为硝态氮，使化肥氮易遭流失和反硝化损失。
氮肥生产工艺流程
氮肥生产工艺流程
氮肥生产工艺流程主要包括丁烷气相氨法和铵盐法两种方法。
下面分别介绍这两种工艺流程。
一、丁烷气相氨法：
该方法是使用丁烷作为原料，通过热解和氧化反应制取氨气，并将氨气与甲烷进行催化氰化反应生成丙烯腈，在经氢化还原和纯化后得到溶液。
具体工艺流程如下：
1. 丁烷热解：将丁烷加热到600-650摄氏度，通过热解反应产
生氨气和丙烯。
2. 氧化反应：将丁烷热解产生的氨气与空气进行混合，经过氧化反应生成氰化氢。
3. 催化氰化反应：将氨气与氰化氢进行催化反应，生成甲烯腈。
4. 氢化还原：将甲烯腈经过提纯后，进行氢化还原反应，生成丙烯腈。
5. 纯化：对丙烯腈进行纯化处理，除去杂质。
6. 产品收集：将纯化后的丙烯腈收集，作为氮肥的原料。
二、铵盐法：
该方法是用铵盐作为原料，通过氨化反应生成氨气，并与二氧化碳反应生成尿素，再经纯化处理得到氮肥。
具体工艺流程如
下：
1. 氨化反应：将铵盐与石灰石和水进行反应，生成氨气和一些水合氨。
2. 还原反应：将氨气与甲醇进行反应，产生甲醇氨化物。
3. 合成尿素：将甲醇氨化物与二氧化碳反应，生成尿素。
4. 结晶和干燥：将合成的尿素溶液进行结晶和干燥处理，得到固体尿素。
5. 粉碎和包装：对固体尿素进行粉碎处理，最后进行包装即可得到成品氮肥。
以上介绍的是氮肥生产的两种主要工艺流程。
这两种方法各有优劣，具体选用哪种方法，取决于原料供应和最终产品要求等因素。
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在两个棉花上滴加几滴浓氨水和浓盐酸，用表面
皿盖住烧杯口，观察现象。
实验现象
结论
实验2 有白烟生成
氨易挥发，能与酸 反应。
我们可以用什么酸代替浓盐酸做该实验，
也能看到类似的现象呢？
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10
思考1： 从氮元素价态上看，氨是否有还原性？
2、NH3的化学性质 (3)还原性
4NH3 + 5O2
催化剂 △
4NO + 6H2O
1978年开始使用化肥每公顷耕地生产 4.63吨粮食
1800年未使用化肥每公顷耕地生产 0.73吨粮食
如果不施化肥，中国只能养活2亿多人 口，剩下11亿人就没饭吃。
第二单元 生产生活中的含氮化合物
氮肥
（1）铵态氮肥：
（2）其它氮肥：
NH4Cl（俗称氯铵） NH4HC O（3 俗称碳铵） (NH4)2SO（4 俗称硫铵，
又称肥田粉） NH4NO（3 俗称硝铵）
硝态氮肥如：KNO3
有机态氮肥如：CO（NH2）2
工业制NH3方法（合成氨）
高温、高压
N2 + 3H2 催化剂 2NH3
哈伯
波施
分别获得1918年和1932年诺贝尔化学奖
1、氨的物理性质
观察与思考：观察氨气，想一想氨气有哪些物理 性质？ 氨气通常状况下是无色、具有刺激性气味的气体， 密度比空气小，氨气在加压下易液化，液氨汽化 时吸收大量的热，使周围环境急剧降低，工业上 可使用液氨作制冷剂。
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15
4、工业上采用氨与硫酸直接进行中和反应而得，用得不多， 主要利用工业生产中副产物或排放的废气用硫酸或氨水吸 收(如硫酸吸收焦炉气中的氨，氨水吸收冶炼厂烟气中二氧 化硫，卡普纶生产中的氨或硫酸法钛白粉生产中的硫酸废 液)。也有采用石膏法制硫铵的(以天然石膏或磷石膏、氨 、二氧化碳为原料)。
5、生产方法：工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压 条件下直接合成尿素，化学反应如下：
小李心想自己使用的肥料多，收成一定好，结果到了秋收时 发现，自己田地的产量远不及小刘的，你知道原因吗？
1. 不和碱性肥料一起使用 2. 在干燥阴凉的地方储存
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NH4NO（3 俗称硝铵）
（2）其它氮肥：
硝态氮肥如：KNO3 有机. 态氮肥如：CO（NH2）142
某些氮肥的某些生产方法简介： 1、氯化铵可由氨气与氯化氢进行化学反应制得。
2、碳酸氢铵由二氧化碳通入氨水中，饱和后结晶而得。
3、工业上采用较多的是加压中和工艺。加压中和在 0.4~0.5MPa和175~180°C下操作，硝酸浓度为50%~60%，先用 氨中和至pH为3~4，以减少氨损失，再加氨调整到pH约为7，得 到的硝酸铵溶液浓度为80%~87%。
2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O
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有一位农民在仓库里存放了一袋氮肥—碳酸氢铵(俗 称碳铵)，有一天他发现这袋化肥包装破损受潮了， 就把它拿出去晒，结果发现没有人偷盗却少很多， 你能从化学的角度替他找原因吗?
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17
实验1
取少量氯化铵（NH4Cl）晶体，放入 试管中，在酒精灯火焰上加热，观察 发生的现象。
性质不稳定，36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃
可以分解完。有吸湿性，潮解后分解加快。
△
NH4HCO3
NH3↑ + CO2↑+ H2O
在村子里住着两位农民，小李和小刘，他们都种了 几亩水稻。小李很勤劳，不仅买了氮肥硝酸铵，还 同时使用了自己烧制的草木灰(呈碱性)，小刘只施 用了氮肥硝酸铵。
小李心想自己使用的肥料多，收成一定好，结果到 了秋收时发现，自己田地的产量远不及小刘的，你 知道原因吗？
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20
实验2
将少量氯化铵与少量氢氧化钙混合后放入试 管中，酒精灯火焰上微热，用湿润的红色石 蕊试纸检验反应产生的气体。
现象 ：湿润的红色石蕊试纸变蓝
结论: 反应产生了氨气
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21
在村子里住着两位农民，小李和小刘，他们都种了几亩水稻。 小李很勤劳，不仅买了氮肥硝酸铵，还同时使用了自己烧制 的草木灰(呈碱性)，小刘只施用了氮肥硝酸铵。
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12
思考2： 氨水可作化肥，为什么还要将其 转化成铵盐？
由于氨水中氨易挥发，因此常将氨转化为各 种固体的铵盐来使用。
Байду номын сангаас
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13
思考3： 利用NH3的某些性质，想一想如何 用NH3合成某些氮肥？
（1）铵态氮肥：
NH4Cl（俗称氯铵） NH4HC O（3 俗称碳铵）
(NH4)2SO（4 俗称硫铵， 又称肥田粉）
现象 ：试管底部白色晶体消失，管口重新产生
白色晶体
结论: 氯化铵受热分解，生成的气体又重新结
合成白色固体
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18
有一位农民在仓库里存放了一袋氮肥—碳酸氢铵(俗称碳铵)， 有一天他发现这袋化肥包装破损受潮了，就把它拿出去晒， 结果发现没有人偷盗却少很多，你能从化学的角度替他找原 因吗?
白色、无毒、能溶于水，水溶液呈碱性，不溶于乙醇。
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6
实验1：在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带有玻璃
管和胶头滴管（预先吸入少量水）的胶塞。按图
4-14所示组装实验装置。打开橡皮管上的止水夹，
挤压胶头滴管，观察现象。
实验现象
结论
实验1
形成喷泉，溶液 变成红色
氨气的溶解度极大， 氨溶于水溶液呈碱 性。
氨气极易溶于水：1：7. 00
7
实验2：在一只洁净的烧杯中放两个棉花球，分别