СОР № 1 Химия 9 класс Элементы 17 (VII), 16 (VI), 15 (V), 14 (VІ) групп и их соединения

Элементы 17 (VII), 16 (VI), 15 (V), 14 (VІ) групп и их соединения

Задание:

Процесс Габера широко используется в производстве аммиака.
a) Составьте уравнение химической реакции.
b) Запишите название основных источников двух реагентов, используемых в процессе Габера.
c) Приведите оптимальные условия процесса производства аммиака.
d) Объясните, как повышение температуры в реакционном сосуде влияет на выход аммиака.

Решение:

a) N₂+3H₂ ⇄ 2NH_3…

b) Атмосферный азот «связывается» путём синтеза аммиака. Смесь азота и водорода пропускается через нагретый катализатор под высоким давлением. Водород для получения аммиака извлекают из метана, обрабатывая его водяным паром.

c)Важным свойством процесса Габера является его безотходность. Реакция образования аммиака из водорода и азота равновесная и экзотермическая, поэтому при высоких температурах, необходимых для достижения приемлемой скорости реакции равновесие смещается в сторону азота и водорода, и выход аммиака за один проход смеси газов через катализатор в промышленных условиях не превышает 14—16 %. Поэтому выходящую из реактора смесь охлаждают до температуры конденсации аммиака, сжиженный аммиак отделяют в сепараторе, а оставшуюся смесь водорода и азота направляют на рециркуляцию — вновь нагревают и пропускают через колонну синтеза с катализатором. Таким образом, в процессе Габера теоретический выход в реакции синтеза аммиака составляет 100 %.

d) Поскольку процесс синтеза аммиака сопровождается выделением тепла, при повышении температуры равновесие сдвигается в направлении справа налево и выход аммиака — конечного продукта реакции — уменьшается. Вот почему в заводских условиях синтез аммиака из водорода и азота стараются вести при наиболее низких температурах.