合成NH3是重要的研究課題。一種合成NH3的流程如圖。
相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
物質(zhì) |
熔點(diǎn)/°C |
沸點(diǎn)/°C |
與N2反應(yīng)溫度/°C |
分解溫度/°C |
Mg |
649 |
1090 |
>300 |
Mg3N2:>800 |
(1)固氮:
①固氮反應(yīng)的化學(xué)方程式是
3Mg+N2=Mg3N2
3Mg+N2=Mg3N2
。
②固氮的適宜溫度范圍是
b
b
。
a.500~600℃
b.700~800℃
c.900~1000℃
③檢測(cè)固氮作用:向固氮后的產(chǎn)物中加水,
加熱,若沒有白色沉淀和氣泡產(chǎn)生
加熱,若沒有白色沉淀和氣泡產(chǎn)生
(填操作和現(xiàn)象),說(shuō)明Mg能起到固氮作用。
(2)轉(zhuǎn)氨:選用試劑a完成轉(zhuǎn)化。
Ⅰ.選用H
2O進(jìn)行轉(zhuǎn)化。發(fā)現(xiàn)從體系中分離出NH
3較困難。
Ⅱ.選用HCl氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化。發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生NH
3,且產(chǎn)物MgCl
2能直接循環(huán)利用。但NH
3的收率較低,原因是
氨氣能和氯化氫反應(yīng)產(chǎn)生氯化銨
氨氣能和氯化氫反應(yīng)產(chǎn)生氯化銨
。
Ⅲ.選用NH
4Cl固體進(jìn)行轉(zhuǎn)化。合成氨的過(guò)程如圖:
①合成氨的總反應(yīng)方程式是
Mg3N2+6NH4Cl=3MgCl2+8NH3
Mg3N2+6NH4Cl=3MgCl2+8NH3
。
②經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究,證實(shí)了Mg
3N
2中的氮元素在“轉(zhuǎn)氨”過(guò)程中能轉(zhuǎn)變?yōu)榘薄?br />實(shí)驗(yàn):將
Mg315N2和NH4Cl
Mg315N2和NH4Cl
(填化學(xué)式)兩種物質(zhì)混合,充分反應(yīng)。
檢測(cè)結(jié)果:經(jīng)探測(cè)儀器檢測(cè),所得氨氣中存在
15NH
3。
③測(cè)量Mg
3N
2的轉(zhuǎn)化率:取固體Mg
3N
2、NH
4Cl的混合物mg[n(Mg
3N
2):n(NH
4Cl)=1:6],混勻,充分反應(yīng)。用cmol?L
-1的H
2SO
4滴定生成的NH
3,至滴定終點(diǎn)時(shí)消耗vmLH
2SO
4。Mg
3N
2的轉(zhuǎn)化率為
。(Mg
3N
2摩爾質(zhì)量為100g?mol
-1、NH
4Cl摩爾質(zhì)量為53.5g?mol
-1)
④相比于H
2O和HCl,選用NH
4Cl進(jìn)行轉(zhuǎn)化,NH
3的收率高,原子利用率高。