Параграф 17 Дополнительное задание ГДЗ Габриелян Остроумов 9 класс (Химия)

Ниже вариант решения задания из учебника Габриелян, Остроумов, Сладков 9 класс, Просвещение:

Подготовьте сообщение по теме «Производство аммиака: от Габера до современности».

Производство аммиака

Синтез аммиака осуществляется в соответствии с уравнением реакции:

N2+3H2 = 2NH3+91,84 кДж

Реакция экзотермична, как и большинство реакций присоединения. Поэтому, чтобы сместить равновесие вправо (где выделяется теплота), необходимо понизить температуру.

Все участвующие вещества – газы. Давление выше там, где больше молекул газа. Слева 4 молекулы, справа – 2 молекулы. Т.е. справа давление меньше, поэтому, чтобы сместить равновесие вправо, необходимо повысить давление.

Водород и азот слева – исходные вещества, аммиак справа – продукт реакции. Чтобы сместить равновесие вправо, необходимо повысить концентрацию исходных веществ.

Т.е. в соответствии с принципом Ле Шателье, нужно повысить температуру, давление и концентрацию азота и водорода. Однако на практике возникают проблемы. При низкой температуре, равновесие действительно смещается вправо, но прямая реакция идет очень медленно.

Повышение давления сместит равновесие вправо, однако в этом случае давление должно достигать 1000 атмосфер, что требует специального дорогостоящего оборудования, но в то же время не ускоряет момент наступления равновесия.

Однако проблему крайне медленного достижения равновесия даже при высоких температуре и давлении можно решить, если подобрать к реакции катализатор.

При подборе катализатора реакции синтеза аммиака было использовано около 20 тысяч веществ. И лишь пористое железо с примесями Al2O3 и K2O оказалось оптимальным ускорителем реакции.

В итоге, относительно легко достижимые температура 500 ?C и давление 350 атмосфер, в сочетании с пористым железным катализатором позволили добиться быстрого достижения равновесия реакции и достичь 30%-ный выход аммиака.

Исходные вещества, необходимые для синтеза аммиака – азот N2 и водород H2. Источником азота является воздух – N2 получают фракционной перегонкой сжиженного воздуха. Водород получают из природного газа. Основной компонент природного газа – метан, который подвергают конверсии с водяным паром при 1000 градусов C:

CH4+ H2O > CO+3H2