氮的固定 定义：将游离态氮转化为化合态氮的方法叫氮的固定
类别： ① 天然固定：豆科植物的根瘤菌固氮、 雷雨天产生NO气体 ② 人工固定：合成氨等。
主要化学性质 1、NH3（挥发性）遇HCl（挥发性）气体有白烟产生,可与氯气反应。 2、氨水（一水合氨，NH3·H2O）可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水， 铁桶应内涂沥青。 3、氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制硝酸的重要反应， NH3也可以被氧化成N2。 4、NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。在水中产生少量氢氧根离子，呈 弱碱性. ⒌氨与酸反应生成铵盐：NH3+HCI=NH4CI
空气中含有大量的游离氮，但是只有极少数农作 物才能直接吸收空气中的氮。大多数作物只能吸 收化合态氮来供给生长所需主要养分。固氮是化 学化工研究中既古老又前沿的课题。
目前已投入工业生产的主要固氮方法： 1. 电弧法 2. 氰氨法 3. 合成氨法 目前最重要最经济的方法是合成氨法。
1.1 合成氨工业的重要性
合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分
氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、碳酸氢铵等； 还可生产多种复合肥，如磷复肥等。
氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸 及各种含氮无机盐; 有机工业各种中间体，制药中磺胺 药物，高分子中氨基塑料、丁腈橡胶、冷却剂等。
国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等
（1）原料气的制备
在工业生产中可行的方法从空气中获得氮气？
物理方法：将空气液化后再汽化分离出氮气 化学方法：将空气中O2与C作用生成CO2，除去CO2得到氮气。
高温
C + H2O ==
CO + H2
CO + H2O催=高化=温剂CO2 + H2
H2?
催化剂
催化剂
CH4 + H2O =＝ CO + 3H2 CH4+2H2O===4H2+CO2
目前先进合成氨厂的规模已达到1000~1500t /日。
合成氨首先为农业生产提供了充足的肥料，使农 业生产产量大大提高，为人类社会发展和人口增 长作出了巨大贡献。
氨除了主要用作化学肥料的原料外，还是生产染 料、炸药、医药、有机合成、塑料、合成纤维、 石油化工等的重要原料。
1.3. 合成氨工艺条件
第一部分：合成氨工艺 第二部分：硫酸工艺 第三部分：纯碱与烧碱工艺
32学时，讲授与自学及研讨相结合；
采用N+2考试模式，期末试卷分最低分为50， 占50%，过程40%。其中过程考核次数N=3, 包 括：课堂测验（20%），综述1（10%），讨论 讲演1 （10%）。
Chp1: 概述 Chp2: 原料气的制取 Chp3: 粗原料气的净化 Chp4: 氨的合成 Chp5: 合成氨生产综述 Chp6: 尿素生产工艺*
脱硫
脱碳
（2）原料气的净化 ：S CO CO2等
变换
净化
目的：防止催化剂中毒
1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在17.5～20MPa和500～ 600℃温度下进行了合成氨研究，得到6％的氨。1909年7月成 功地建立了能生产80g.h-1氨的试验装置。
BASF公司认可该专利将获利，购买之，并聘请工业化学 家C. Bosch参与改进专利，哈伯-博施专利；
1911年化学家A. Mittasch 研究成功以铁为活性组分的合 成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得。
氨极易溶于水，在常温、常压下，1体积水能溶解约700 体积的氨。
1.2. 合成氨工业发展简介
1754年，J.Priestley 发现氨； 1784年，C.L.Berthollet 证明氨是由氮、氢组成的。
1898年，A. Frank and N. Caro 发现碳化钙与氮气在1000度 左右加热时生成CaCN2, 申请了专利，而该物质可在2000C碱 性介质中水解生成氨。 1905年在德国建成第一座氰化法制氨装置，用于制造炸药等， 但该法能耗高，约190GJ/tNH3, 在合成法成功后逐渐失去竞 争力，至20世纪30年代后合成法成为主要的氨制备方法。
19世纪末，在热力学、动力学和催化剂等领域研究取 得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。
1901 年 法 国 物 理 化 学 家 吕 ·查 得 利 （ Le Chatelier）提出氨合成的条件是高温、高压，并 有适当催化剂存在。(爆炸)
德国物理化学家W. Nernst 计算推断直接合成 不可行！
合 选择合适的压强：20 MPa～50 MPa
成 氨
选择合适的温度：450℃左右
的 适
使用催化剂：铁触媒
宜
条 浓度：不断补充氮气和氢气并及时液化分离出
件 氨，采用循环操作，将余下N2、H2送回合成塔，
以提高原料的利用率。
1.4. 合成氨的生产工艺
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)；△H = -92.4kJ·mol-1
氨的物理性质 （1）有刺激性气味的气体
氨对人体的眼、鼻、喉等有刺激作用，接触时应小心。 如果不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和 水蒸气，并用大量水冲洗眼睛。 （2）密度小
氨气的密度为0.771g/L（标准状况下） （3）沸点较高
氨很容易液化，在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压 至700kPa至800kPa，气态氨就液化成无色液体，放出大量的 热。液态氨汽化时要吸收大量的热，所以氨常作为制冷剂。 （4）易溶于水
哈伯(Fritz Haber)，德国化学家。1918年，哈 伯因研制合成氨作出重大贡献而获得诺贝尔化 学奖 （ C. Bosch 1931年获得诺贝尔化学奖 ）
哈伯 合成氨 实验
首例合成氨厂是1912年BASF公司在德国 Oppau 建立日产30吨合成氨的工厂,1913年 9月运转，1914年满负荷生产。
氨在英文中有时会被称作anhydrous ammonia（无水氨），中文中很 少有人会把氨气和氨水混为一谈。
一水合氨或称氨水是氨的水溶液，氨的水溶液为碱性： NH3+ H2O ⇌ NH4++ OH-
其性质和氨气完全不一样。实验室的稀氨水一的浓度一般为1M至2M。 氨的饱和水溶液（大约18M）的密度是0.880g cm，故可称之为.880 Ammonia。