Параграф 39 Вопрос 12 ГДЗ Габриелян Остроумов 9 класс (Углубленный) (Химия)
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Габриелян, Остроумов, Сладков 9 класс, Просвещение:
12 Подготовьте сообщение на тему «Производство аммиака: процесс Габера – Боша».
До начала XX века аммиак получали в основном из природных источников или как побочный продукт при коксовании угля, но эти объемы не могли удовлетворить растущие потребности сельского хозяйства. Прорыв произошел в начале 1900-х годов, когда немецкие ученые Фриц Габер и Карл Бош разработали и внедрили промышленный метод синтеза аммиака из атмосферного азота и водорода. За работу в этой области Габер получил Нобелевскую премию по химии в 1918 году, а Бош – в 1931 году.
Процесс Габера – Боша основан на реакции азота и водорода:
N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃
Эта реакция обратима и экзотермична. Термодинамически равновесие смещается в сторону образования аммиака при низких температурах и высоких давлениях. Однако при низких температурах скорость реакции слишком мала, чтобы процесс был экономически выгодным.
Поэтому в промышленности выбирают оптимальные условия:
• Температура: 400–500°C. Это достаточно высокая температура для обеспечения приемлемой скорости реакции.
• Давление: 15–25 МПа. Высокое давление смещает равновесие в сторону образования аммиака (так как в правой части уравнения меньше молекул газа, чем в левой).
• Катализатор: используется железо с добавками оксидов алюминия, калия и кальция. Катализатор ускоряет достижение равновесия, но не смещает его.
Сырьем для процесса служат азот и водород.
Азот выделяют из воздуха путем сжижения и разделения газов или путем удаления кислорода.
Водород чаще всего получают из природного газа (метана) в процессе парового риформинга: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
Поскольку за один проход через реактор конверсия азота составляет всего 15–25%, непрореагировавшие газы (азот и водород) не выбрасываются, а возвращаются в начало цикла после отделения образовавшегося аммиака.
