2025年高考氨氣和發(fā)現(xiàn)與合成

　�。保罚玻纺暧�國(guó)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(jiàn)水被吸入瓶中而不見(jiàn)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(lái)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(guò)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(guó)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(méi)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(lái)才把注意力集中在高壓這個(gè)問(wèn)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(shì)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(jiàn)清澈透明的液氨從分離器的旋塞里一滴滴地流出來(lái)。但是，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象確實(shí)是一個(gè)嚴(yán)重的警告，說(shuō)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(lái)，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(méi)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(guó)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(wàn)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(lái)，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(wèn)題。經(jīng)波施等化工專家的努力，終于設(shè)計(jì)成了能長(zhǎng)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(kāi)始為德國(guó)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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