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合成氨目的认识氮气和氢气在催化剂作用下能合成氨用品贮气瓶、硫酸洗瓶、Y形管、橡皮管、导管、玻璃管、三芯灯、广口瓶、双孔塞、铁研钵及杵、药匙还原铁粉(加有少量氧化铝和氧化钾)、亚硝酸钠、氯化镀、锌粒、稀硫酸、酚献试剂原理氮跟氢化合成氨是一个放热的可逆反应催化剂僭七剂电+3H2NHJ
93.7千焦增加压力将使反应移向生成氨的方向,提高温度会将反应移向相反的方向,但温度过低乂使反应速度过小工业生产中常用的压力为200〜600大气压,温度为450〜600℃用金属铁作催化剂,转化率可提高到约8%在实验室里一般是在较低的温度和压力下进行的,只能认识氮气和氢气在催化剂作用下能合成氨,不要求收集氨气准备.制备催化剂在实验室里用还原铁粉或铁铺合金粉末作为催化剂,并加少量助催化剂(2%A10和
0.8%K0)防止降低活性齐I」,可以把打火石约40颗放在铁研钵里研成细小粒状后,载在石棉绒上使用将石棉绒(作载体用)4克和加有A10和K0的还原铁粉3克混和均匀后,填充在一支长约20厘米、内径约
1.5厘米的23玻璃管里,做成一段长约7厘米的催化柱两端用铁丝网夹紧,防止松散如果用铁钵合金为催化.制取氮气和氢气氮气可用加热分解亚硝酸钠和氯化铉饱和溶液的方法制取,氢气可用锌和稀硫酸反应制取,均见前面实验.组装合成氨装置把盛有氮气和氢气的贮气瓶分别接在两个硫酸洗气瓶上,再用Y形管和催化管相连接装置如图7-85所示图7-85氮气和氢气合成氨的装置操作先要检验氢气的纯度,然后将氮气和氢气同时通入装置驱除空气,用小试管在尾气出口处收集后用爆鸣法检验调节氮气和氢气的流速,使它们通入的体积比为13同时用三芯灯先将整个催化管均匀加热后,再集中火力在催化剂的下面强热5〜6分钟后可以看到无色的酚能试液变成红色,这证明已有氨气生成注意事项.还原铁粉最好用新开瓶的A10和KO要求用纯度较高的一般须加热到232500℃左右,使达到催化剂的活性温度.气体要干燥,催化管、导管和用作载体的石棉绒都要烘干后用其它实验方法图7-86氨的合成纯度后,在导管口点燃氢气并调节到最小火焰把点燃氢气的玻璃管插入大的贮气瓶里,塞紧瓶塞,使氢气在瓶中平静地燃烧到火焰熄灭这时瓶内的氧气已基本耗尽,余下的是氮气加大氢气的流量,待氮、氢混和气体将催化管内的空气排尽后加热,5分钟后可以看到酚酸试液变色这个实验里所用的贮气瓶要大,最好用2000毫升的硫酸铜溶液是净化氢气用的,以除去可能生成的硫化氢气体以防催化剂中毒如果在催化管前装一个干燥装置,效果会更好图7-87合成氨的简易装置
2.用电热丝加热的简易装置装置如图7-87所示在大试管里盛锌粒和稀硫酸,小试管里盛氯化铁和亚硝酸钠饱和溶液玻璃管内装入用石棉绒作载体的打火石粉末作为催化剂,管上绕以10〜12圈300瓦的电热丝,与25〜30伏的直流电源相连接,外面再绕上石棉绳以保温,通电后可获得400〜500℃温度实验开始时,先加热小试管,反应开始后,立即插入大试管内,再装好催化管并接通电流氢气和氮气的混和气体通过加热的催化剂时合成氨,由导管通入盛酚酷试液的小试管内5分钟后,可以看到酚酸变成红色。