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，通過將氮?dú)夂蜌錃庠诖呋瘎┳饔孟潞铣砂睔?，?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，成為薄膜太陽能電池制造中的關(guān)鍵技術(shù)。在硅基薄膜太陽能電池的生產(chǎn)過程中，通過氨氣與硅烷反應(yīng)，形成氮化硅層，這層氮化硅層能夠有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，推動著太陽能電池技術(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，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。每兩個(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*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電子跟溶液里具有空軌道的氫離子通過配位鍵而結(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)生對流，堵棉花目的是防止NH3與空氣對流，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，故會與NH3反應(yīng)；

無水CaCl2能與NH3反應(yīng)：CaCl2+8NH3===CaCl2?8NH3，也不能用來干燥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。一般為無色晶體，易溶于水，是強(qiáng)電解質(zhì)。從結(jié)構(gòu)來看，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，在化合物分類中常把銨鹽和堿金屬鹽歸為一類。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)來制取氨，同時(shí)也利用這個(gè)性質(zhì)來檢驗(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)提高氮的分壓對提高轉(zhuǎn)化率無效；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。這一類屬自然固氮的生物固氮。