高純氨用途

合成氨氣是制造氮肥等化工原料的關(guān)鍵物質(zhì)。在化肥生產(chǎn)中，通過(guò)將氮?dú)夂蜌錃庠诖呋瘎┳饔孟潞铣砂睔猓瑢?shí)現(xiàn)氮的固定，從而生產(chǎn)出豐富的氮肥產(chǎn)品，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。

工業(yè)氨氣在分解過(guò)程中可制得氮?dú)夂蜌錃饣旌蠚怏w，廣泛應(yīng)用于合成氨、合成纖維、塑料、藥物、食品添加劑等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，是不可或缺的基礎(chǔ)化學(xué)品。

液氨因其低溫特性，被大量應(yīng)用于電廠、化工廠等工廠的氨制冷系統(tǒng)。作為制冷劑(R717)，它在工業(yè)冷卻、食品冷凍、空調(diào)系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活提供低溫環(huán)境。

在有機(jī)合成領(lǐng)域，液氨作為一種重要的反應(yīng)介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于制備各種有機(jī)化合物。它能夠促進(jìn)許多有機(jī)反應(yīng)的進(jìn)行，如氨解反應(yīng)、氨化反應(yīng)等，對(duì)于合成復(fù)雜有機(jī)分子具有重要作用。

高純氨氣在LED電子行業(yè)作為氮源，對(duì)于制造高質(zhì)量的LED芯片至關(guān)重要。氨氣中的氮元素是構(gòu)成半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)元素，通過(guò)精確控制氨氣純度，可以提高LED芯片的發(fā)光效率和穩(wěn)定性。

高純氨氣與硅烷、高純氬氣的結(jié)合，成為薄膜太陽(yáng)能電池制造中的關(guān)鍵技術(shù)。在硅基薄膜太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)氨氣與硅烷反應(yīng)，形成氮化硅層，這層氮化硅層能夠有效提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，推動(dòng)著太陽(yáng)能電池技術(shù)的不斷進(jìn)步。

我一直不太了解化學(xué)物質(zhì)氨氣的性質(zhì)，可不可以解說(shuō)一下？

一、氨的分子結(jié)構(gòu)

氮原子有5個(gè)價(jià)電子，其中有3個(gè)未成對(duì)，當(dāng)它與氫原子化合時(shí)，每個(gè)氮原子可以和3個(gè)氫原子通過(guò)極性共價(jià)鍵結(jié)合成氨分子，氨分子里的氮原子還有一個(gè)孤對(duì)電子。

氨分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，三個(gè)氫原子處于錐底，氮原子處在錐頂。每?jī)蓚€(gè)N—H鍵之間夾角為107°18’，因此，氨分子屬于極性分子。

二、氨的化學(xué)性質(zhì)

(1)跟水反應(yīng)

氨溶于水時(shí)，氨分子跟水分子通過(guò)*氫鍵結(jié)合成一水合氨(NH3?H2O)，一水合氨能小部分電離成銨離子和氫氧根離子，所以氨水顯弱堿性，能使酚酞溶液變紅色。氨在水中的反應(yīng)可表示為：

一水合氨不穩(wěn)定受熱分解生成氨和水

氨水中存在三分子、三離子、三平衡

分子：NH3、NH3?H2O、H2O；

離子：NH4+、OH-、H+；

三平衡：NH3+H2O NH3?H2O NH4++OH-

H2O H++OH-

氨水在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中三應(yīng)用

①用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗(yàn)HCl等氣體的存在；②實(shí)驗(yàn)室用它與鋁鹽溶液反應(yīng)制氫氧化鋁；③配制銀氨溶液檢驗(yàn)有機(jī)物分子中醛基的存在。

(2)跟酸反應(yīng)

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3

（反應(yīng)實(shí)質(zhì)是氨分子中氮原子的孤對(duì)電子跟溶液里具有空軌道的氫離子通過(guò)配位鍵而結(jié)合成離子晶體。若在水溶液中反應(yīng)，離子方程式為：

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

(黃綠色褪去，產(chǎn)生白煙)

反應(yīng)實(shí)質(zhì)：2NH3+3Cl2===N2+6HCl

NH3+HCl===NH4Cl

總反應(yīng)式：8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

三、氨的實(shí)驗(yàn)室制法

1、制取原理：固體銨鹽與固體強(qiáng)堿或中強(qiáng)堿的復(fù)分解。

2、制取化學(xué)方程式：

3、儀器裝置(氣體發(fā)生裝置，與制氧氣相同)

固——固加熱裝置：略微向下傾斜的大試管，加熱。

4、檢驗(yàn)：

a．濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)及酚酞試紙變紅離子方程式為：

b．用蘸濃鹽酸的玻璃棒接近氨氣產(chǎn)生大量白煙

化學(xué)方程式為：NH3+HCl===NH4Cl

5、除雜質(zhì)：通入堿石灰(除水蒸氣)

6、收集方法：向下排氣法(NH3易溶于水，不能采用排水法)

7、實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的若干問(wèn)題

(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應(yīng)制氨氣

因?yàn)镹H4NO3是氧化性銨鹽，加熱時(shí)，溫度較低時(shí)生成NH3和HNO3，隨著溫度升高，硝酸的強(qiáng)氧化性使生成的氨進(jìn)一步被氧化生成氮?dú)夂偷难趸?，且NH4NO3加熱時(shí)易爆炸，所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應(yīng)制氨氣。

(2)實(shí)驗(yàn)室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2、不宜用碳銨。

因?yàn)镹aOH、KOH是強(qiáng)堿，具有吸濕性(潮解)易結(jié)塊，不易與銨鹽混合充分接觸反應(yīng)。又KOH、NaOH具有強(qiáng)腐蝕性在加熱情況下，對(duì)玻璃儀器有腐蝕作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。碳銨受熱易分解產(chǎn)生CO2 。

(3)用試管收集氨氣為什么要堵上滴有稀硫酸的棉花

因?yàn)镹H3分子微粒直徑小，易與空氣發(fā)生對(duì)流，堵棉花目的是防止NH3與空氣對(duì)流，確保收集純凈，滴稀硫酸的目的是為了防止氨氣外逸，以免污染環(huán)境。

(4)實(shí)驗(yàn)室制NH3除水蒸氣為什么用堿石灰，而不采用濃H2SO4、P2O5和固體CaCl2

因?yàn)闈釮2SO4與NH3反應(yīng)形成銨鹽(NH4)2SO4 ；P2O5遇水易形成酸，故會(huì)與NH3反應(yīng)；

無(wú)水CaCl2能與NH3反應(yīng)：CaCl2+8NH3===CaCl2?8NH3，也不能用來(lái)干燥NH3。

(5)實(shí)驗(yàn)室快速制得氨氣的方法

①加熱銨鹽和堿的混合物

②加熱濃氨水；

③將濃氨水滴到生石灰或堿石灰或燒堿等固體上。用濃氨水加固體NaOH(或加熱濃氨水)

四、銨鹽

銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽，銨鹽是由銨離子(NH4+)和酸根離子組成的化合物。一般為無(wú)色晶體，易溶于水，是強(qiáng)電解質(zhì)。從結(jié)構(gòu)來(lái)看，NH4+離子和Na+離子是等電子體。NH4+離子的半徑比Na+離子的大，而且接近于K+離子，一般銨鹽的性質(zhì)也類(lèi)似于鉀鹽，如溶解度，一般易溶，易成礬。銨鹽和鉀鹽是同晶型等，在化合物分類(lèi)中常把銨鹽和堿金屬鹽歸為一類(lèi)。銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：①有一定程度的水解。因?yàn)榘笔侨鯄A，銨鹽是弱堿強(qiáng)酸鹽或弱堿弱酸鹽，前者水解后溶液顯酸性：

NH4++H2O== NH3?H2O+H+

②受熱分解，所有的銨鹽加熱后都能分解，其分解產(chǎn)物與對(duì)應(yīng)的酸以及加熱的溫度有關(guān)。分解產(chǎn)物一般為氨和相應(yīng)的酸。如果酸具有氧化性，則在加熱條件下，氧化性酸和產(chǎn)物氨將進(jìn)一步反應(yīng)，使NH3氧化為N2或其氧化物：

人 碳酸氫銨最易分解，分解溫度為30℃：

氯化銨受熱分解成氨氣和。這兩種氣體在冷處相遇又可化合成氯化銨。這不是氯化銨的升華，而是它在不同條件下的兩種化學(xué)反應(yīng)：

硝酸銨受熱分解的產(chǎn)物隨溫度的不同而不同。加熱溫度較低時(shí)，分解生成硝酸和氨氣：

溫度再高時(shí)，產(chǎn)物又有不同；在更高的溫度或撞擊時(shí)還會(huì)因分解產(chǎn)物都呈氣體而爆炸。

硫酸銨要在較高的溫度才分解成NH3和相應(yīng)的硫酸、磷酸。強(qiáng)熱時(shí)，還伴隨有氨被硫酸氧化的副反應(yīng)，所以產(chǎn)物就比較復(fù)雜。

③跟堿反應(yīng)放出氨氣

實(shí)驗(yàn)室里就是利用此反應(yīng)來(lái)制取氨，同時(shí)也利用這個(gè)性質(zhì)來(lái)檢驗(yàn)銨離子的存在。銨鹽在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要用途，大量的銨鹽用作氮肥，如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等。NH4NO3還是某些，NH4Cl用于制備干電池和染料工業(yè)，它也用于金屬的焊接上，以除去金屬表面的氧化物薄層。

五、人工固氮和天然固氮

1、人工固氮

工業(yè)上通常用H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨

最近，兩位希臘化學(xué)家，位于Thessaloniki的阿里斯多德大學(xué)的George Marnellos和MichaelStoukides發(fā)明了一種合成氨的新方法(Science，2Oct．1998，P98)。在常壓下，令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質(zhì)的電解池中，用覆蓋在固體電解質(zhì)內(nèi)外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化，轉(zhuǎn)化為氨，轉(zhuǎn)化率達(dá)到78％；對(duì)比：幾近一個(gè)世紀(jì)的哈伯法合成氨工藝通常轉(zhuǎn)化率為10至15％！他們用在線氣相色譜檢測(cè)進(jìn)出電解池的氣體，用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產(chǎn)率，證實(shí)提高氮的分壓對(duì)提高轉(zhuǎn)化率無(wú)效；升高電流和溫度雖提高質(zhì)子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導(dǎo)電率受溫度限制，升溫反而加速氨的分解。

2、天然固氮

閃電能使空氣里的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為一氧化氮，一次閃電能生成80～1500kg的一氧化氮。這也是一種自然固氮。自然固氮遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空氣里的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氮的化合物。固氮酶的作用可以簡(jiǎn)述如下：

除豆科植物的根瘤菌外，還有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋桿菌、一些原核低等植物——固氮藍(lán)藻、自生固氮菌體內(nèi)都含有固氮酶，這些酶有固氮作用。這一類(lèi)屬自然固氮的生物固氮。