Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций

Аммиак. Получение

Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода:

N2 +3Н2 2NН3 , ∆r Н = - 46, 2 кДж/моль.

Реакция протекает только в присутствии катализатора – металлического железа с добавками оксида алюминия и оксида

калия при 450-400оС и давлении, которое выдерживает материал аппаратуры, – до 100 МПа .

Для более полного использования исходных веществ

образовавшийся аммиак сжижают под воздействием низких температур, а непрореагировавшую часть азотоводородной смеси вновь направляют в реактор, используют метод циркуляции.

Благодаря такой циркуляции использование азотоводородной смеси доводят до 95%.

Аммиак. Физические свойства

Аммиак – бесцветный газ с характерным резким запахом, почти в два раза легче воздуха.

При увеличении давления или охлаждении он легко сжижается в бесцветную жидкость.

Аммиак очень хорошо растворяется в воде (при 20°С в 1 объеме воды растворяется до 700 объемов NН3).

Раствор аммиака в воде называется аммиачной водой или нашатырным спиртом.

При кипячении растворенный аммиак улетучивается из раствора.

Аммиак. Химические свойства

При растворении аммиака в воде помимо гидратов частично образуются ионы аммония NH+4 и

гидроксид-ионы:

3+H2O NH4OH NH+4 +OH−.

Гидроксид-ионы обусловливают щелочную реакцию раствора.

Равновесие реакции смещено влево и большая часть аммиака содержится в растворе в виде молекул NН3.

Тем не менее принято водный раствор аммиака обозначать формулой NH4ОН и называть гидроксидом аммония.

Щелочную реакцию раствора аммиака объяснять как результат диссоциации молекул NH4ОН.

NH4ОН – слабый электролит.

Аммиак. Химические свойства

В различных соединениях катион аммония аналогичен катиону одновалентного металла, образуя соли с анионами кислот :

хлорид аммония NН4Сl,

сульфат аммония (NН4)2S04 и т. д.

Важное химическое свойство аммиака — его взаимодействие с кислотами с образованием солей аммония.

В этом случае к молекуле аммиака присоединяется ион водорода кислоты, образуя ион аммония, входящий в состав

соли:

NH3 +HCl = NH4Cl,

NH3 +H3PO4 = NH4H2PO4 .

Из приведенных примеров следует, что для аммиака характерны реакции присоединения протона.

Аммиак. Химические свойства

Аммиак сгорает в кислороде и в воздухе (предварительно подогретом) с образованием

азота и воды:

3+3O2 = 2N2 ↑ +6H2O.

В присутствии катализатора (платины, оксида хрома (III)) реакция протекает с образованием оксида азота

(II)и воды: 4NH3 +5O2 = 4NО↑ +6H2O.

Эта реакция называется каталитическим окислением аммиака.

Аммиак проявляет только восстановительные свойства, так как имеет низкую степень окисления –3.

При нагревании он восстанавливает оксид меди (II), а

сам окисляется до свободного азота: -3

12 N−6e = N2 восстановитель,

+2NH3 =3Cu + N2 ↑ +3H2O. +2 + =

3Cu 2e Cu окислитель.