Реакция синтеза аммиака уравнение которой

Окислитель в реакции синтеза аммиака, уравнение которой N2 + 3H2 = 2NH3 + Q А) N0; Б) H0; В) H+1; Г) N–3.

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,296
• гуманитарные 33,622
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,211
• разное 16,830

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na₂NH, Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Синтез аммиака

Что такое синтез аммиака

Синтез аммиака это взаимодействие азота с водородом в жестких условиях, поскольку реакция обратима весь процесс производят при нагревании до 500°, выше дает отрицательный вариант с меньшим выхода аммиака, также одним из условий синтеза повышенное давление, что хорошо сказывается на выходе NH₃.

NH₃ получение в лаборатории

Для опыта монтируют прибор, показанный на рисунке .

Проверяют прибор на герметичность. Пускают ток азота и водорода, следя за тем, чтобы число пузырьков этих газов, проходящих через промывные склянки 1 и 2 с концентрированной серной кислотой, относилось как 1 :3. Скорость поступления азота и водорода регулируют с помощью кранов или зажимов от газометра и аппарата Киппа.

Проверяют полноту вытеснения воздуха из установки (поджиганием в пробирке газа, собранного у газоотводной трубки 7) и отсутствие аммиака в исходной азотоводородной смеси (лак мусом или фенолфталеином). Включают электрический ток и следят, чтобы в трубке-реакторе 3 спираль 4 с катализатором раскалилась докрасна.

Рис. Установка для синтеза аммиака:

1, 2 —промывные склянки, 3 — трубка-реактор, 4 электроспираль, 5, 7 — газоотводные трубки, 6 — дугообразная трубка.

Азотоводородная смесь, проходя над спиралью с катализатором без нагревания, не образует даже следов аммиака. Аммиак появляется, когда катализатор нагревается.

После появления окраски в дугообразной трубке 6 с фенолфталеином ее отключают и к отверстию газоотводной трубки 5 подносят стеклянную палочку, смоченную концентрированной соляной кислотой (или влажную лакмусовую бумагу красного цвета). Для окончания опыта выключают электрический ток, закрывают кран аппарата Киппа, продолжая некоторое время пропускать азот до полного удаления из аппарата водорода и охлаждения катализатора.

Синтез аммиака — обратимая экзотермическая реакция:

Для начала реакции необходимо нагревание, осуществляемое накаливанием электроспирали до красного цвета (около 400°С). (При очень сильном нагревании аммиак не образуется.) Обнаружение аммиака подтверждается следующими реакциями: а) в растворе с помощью фенолфталеина:

б) в воздухе (по образованию белого дыма в присутствии концентрированной соляной или азотной кислот):

Меры предосторожности. Водород необходимо проверить на чистоту.

В такой же реакционной трубке можно осуществить опыт разложения аммиака и обнаружить образовавшийся водород. С этой целью пропускают аммиак над нагретой спиралью с катализатором, собирают продукты разложения и испытывают их на горючесть.

Физические свойства аммиака

Горючий бесцветный газ. Мол. масса 17,03; температура кипения — 33,4 °С; плотность по воздуху 0,597; коэф. диф. газа в воздухе 0,198 см 2 /с; тепл. cгop. —316,5 кДж/моль; растворимость в воде 34,2% (масс). Т. самовоспл. 650 °С; конц. пределы распр. пл. в воздухе 15—28% (об.), в кислороде 13,5—79% (об.); миним. энергия зажигания 680 мДж; макс. давл. взрыва 588 кПа; МВСК 16,2% (об,); ад. т. гор. 1777 К; норм, скорость распр. пл. 0,23 м/с при 150 °С.

Аммиачная вода

Водный раствор аммиака, не способна к горению; над ее поверхностью возможно образование взрывоопасной смеси аммиака с воздухом. Показатели пожарной опасности приведены в табл.

Таблица . Показатели пожаровзрывоопасности аммиачной воды

В открытых сосудах и при разливе в помещении вероятность создания взрывоопасной концентрации практически отсут.

Аммиачно водородные смеси

Горючи. В табл. 2. приведены значения конц. пределов распр, пл. по газовоздушным смесям различного состава при нормальных условиях.

Значения верхних пределов распр. шл. аммиачно водородных смесей в воздухе, обогащенном кислородом, приведены в табл. 3.

Таблица 2 . Показатели, пожаровзрывоопасности аммиачно водородных смесей

Таблица 3. Верхние пределы распространения пламени аммиачно-водородных смесей

Также в лабораторных условиях можно получить аммиак нагревание нашатыря с гашеной известью Са(ОН)₂ Реакция выражается уравнением

Выделяющийся аммиак содержит пары воды. Для осушения его пропускают через склянку с натронной известью (смесь извести с едким натром).

Многие нитриды полностью гидролизуются водой с образова нием аммиака и гидроокиси металла. Например;

Цель статьи

В данной статье мы узнали методы и способы образования NH3 , в лабораторных условиях, рассмотрели синтез аммиака с помощью аппарата Киппа, узнали пажароопасность аммиачно водородных смесей

Статья на тему Синтез аммиака

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.