2025年高考氨氣和發(fā)現(xiàn)與合成

　�。保罚玻纺暧�國的牧師、化學(xué)家哈爾斯（Hales,S.1677－1761），用氯化銨與石灰的混合物在以水封閉的曲頸瓶中加熱，只見水被吸入瓶中而不見氣體放出。１７７４年化學(xué)家普利斯德里重作這個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用汞代替水來密閉曲頸瓶，制得了堿空氣（氨）。他還研究了氨的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它易溶于水、可以燃燒，還發(fā)現(xiàn)在氨氣中通以電火花時(shí)，其容積增加很多，而且分解為兩種氣體；一種是可燃的氫氣；另一種是不能助燃的氮?dú)�。從而證實(shí)了氨是氮和氫的化合物。其后戴維等化學(xué)家繼續(xù)研究，進(jìn)一步證實(shí)了２容積的氨通過火花放電之后，分解為１容積的氮?dú)夂停橙莘e的氫氣。

　　雖然在合成氨的研究中化學(xué)家遇到的困難不少，但是，德國的物理學(xué)家、化工專家哈伯（Haber,F.1868－1934）和他的學(xué)生勒·羅塞格諾爾（LeRossignol,R.）仍然堅(jiān)持系統(tǒng)的研究。起初他們想在常溫下使氨和氫反應(yīng)，但沒有氨氣產(chǎn)生。又在氮、氫混合氣中通以電火花，只生成了極少量的氨氣，而且耗電量很大。后來才把注意力集中在高壓這個(gè)問題上，他們認(rèn)為高壓是最有可能實(shí)現(xiàn)合成反應(yīng)的。根據(jù)理論計(jì)算，表明讓氫氣和氮?dú)庠冢叮埃啊婧停玻埃皞�(gè)大氣壓下進(jìn)行反應(yīng)，大約可能生成８％的氨氣。如果在高壓下將反應(yīng)進(jìn)行循環(huán)加工，同時(shí)還要不斷地分離出生成的氨氣，勢必需要很有效的催化劑。為了探索有效的催化劑，他們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋨和鈾具有良好的催化性能。如果在１７５－２００個(gè)大氣壓和５００－６００℃的條件下使用催化劑，氮、氫反應(yīng)能產(chǎn)生高于６％的氨。

　　他們立即把損壞的地方修好，又進(jìn)行幾小時(shí)的反應(yīng)后，公司的經(jīng)理和化工專家們親眼看見清澈透明的液氨從分離器的旋塞里一滴滴地流出來。但是，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象確實(shí)是一個(gè)嚴(yán)重的警告，說明在設(shè)計(jì)這套裝置，必須采取各種措施，以避免不幸事故發(fā)生。哈伯的那套裝置，在示范表演后的第二天發(fā)生了爆炸。整個(gè)設(shè)備傾刻之間變成一堆七歪八扭的爛鐵。隨后，剛剛安裝好的盛著催化劑鋨的圓柱裝置也爆炸了。這時(shí)金屬鋨粉遇到空氣又燃燒起來，結(jié)果，把積存?zhèn)溆玫膬r(jià)值極貴的金屬鋨幾乎全部變成了沒有多用處的氧化鋨。

　　盡管連續(xù)出了一些爆炸事故，但巴登公司的經(jīng)理布隆克和專家們還是一致認(rèn)為這種合成氨方法具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。于是該公司不惜耗巨資，還投入強(qiáng)大的技術(shù)力量、并委任德國化學(xué)工程專家波施（Bosch,C.1874－1940）將哈伯研究的成果設(shè)計(jì)付諸生產(chǎn)。波施整整花了５年的時(shí)間主要作了兩項(xiàng)工作。第一，從大量的金屬和它們的化合物中篩選出合成氨反應(yīng)的最適合的催化劑。在這項(xiàng)研究中波施和他的同事做了兩萬多次實(shí)驗(yàn)，才肯定由鐵和堿金屬的化合組的體系是合成氨生產(chǎn)最有效、最實(shí)用的催化劑，用以代替哈伯所用的鋨和鈾。第二，是建造了能夠高溫和高壓的合成氨裝置。最初，他采用外部加熱的合成塔，但是反應(yīng)連續(xù)幾小時(shí)后，鋼中的碳與氨發(fā)生反應(yīng)而變脆，合成塔很快地報(bào)廢了。后來，他就將合成塔襯以低碳鋼，使合成塔能夠耐氫氣的腐蝕。第三，解決了原料氣氮和氫的提純以及從未轉(zhuǎn)化完全的氣體中分離出氨等技術(shù)問題。經(jīng)波施等化工專家的努力，終于設(shè)計(jì)成了能長期使用的操作的合成氨裝置。１９１０年巴登苯胺純堿公司建立了世界上第一座合成氨試驗(yàn)工廠，１９１３年建立了大工業(yè)規(guī)模的合成氨工廠。這個(gè)工廠是第一次世界大戰(zhàn)期間開始為德國提供當(dāng)時(shí)其缺少的氮化合物，以生產(chǎn)炸藥和肥料。

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