氮?dú)庥糜谥圃斓实脑?/h3>
氮?dú)猓∟?）是大氣中含量最豐富的氣體，約占空氣總體積的78%。由于其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，直接利用大氣中的氮?dú)膺M(jìn)行植物營養(yǎng)供應(yīng)是非常困難的。需要通過化學(xué)方法將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為易于植物吸收的形式，如氨（NH?）、硝酸鹽（NO??）和尿素等。以下是氮?dú)庥糜谥圃斓实闹饕砑捌溥^程：
1. 哈伯-波施法（Haber-Bosch Process）
- 反應(yīng)條件：高溫（約450°C）、高壓（150-200個(gè)大氣壓）、鐵催化劑。
- 化學(xué)反應(yīng)：N? + 3H? ? 2NH?
- 過程：
- 氮?dú)夂蜌錃獾臏?zhǔn)備：從空氣中分離出氮?dú)?，通過天然氣或水煤氣制備氫氣。
- 混合與壓縮：將氮?dú)夂蜌錃獍匆欢ū壤旌喜嚎s至高壓。
- 催化反應(yīng)：在鐵催化劑的作用下，氮?dú)夂蜌錃獍l(fā)生反應(yīng)生成氨。
- 分離與回收：反應(yīng)后的混合氣體經(jīng)過冷卻，氨被液化并分離出來，未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃鈩t循環(huán)使用。
2. 氨的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化
-
尿素的生產(chǎn)：
- 反應(yīng)條件：高溫（180-200°C）、高壓（150-200個(gè)大氣壓）。
- 化學(xué)反應(yīng)：2NH? + CO? → H?NCONH? + H?O
- 過程：
- 氨和二氧化碳的混合：將氨氣和二氧化碳按一定比例混合。
- 反應(yīng)：在高溫高壓下，氨和二氧化碳反應(yīng)生成尿素和水。
- 分離與結(jié)晶：反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過冷卻和結(jié)晶，得到尿素晶體。
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硝酸的生產(chǎn)：
- 反應(yīng)條件：高溫（800-900°C）、鉑-銠催化劑。
- 化學(xué)反應(yīng)：4NH? + 5O? → 4NO + 6H?O
- 過程：
- 氨的氧化：氨氣在氧氣存在下，在催化劑的作用下氧化生成一氧化氮。
- 進(jìn)一步氧化：一氧化氮進(jìn)一步氧化生成二氧化氮。
- 吸收：二氧化氮溶于水中生成硝酸。
3. 硝酸鹽的生產(chǎn)
- 反應(yīng)條件：常溫、常壓。
- 化學(xué)反應(yīng)：NH? + HNO? → NH?NO?
- 過程：
- 氨和硝酸的混合：將氨氣和硝酸按一定比例混合。
- 中和反應(yīng)：氨和硝酸發(fā)生中和反應(yīng)生成硝酸銨。
- 結(jié)晶與干燥：反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過結(jié)晶和干燥，得到硝酸銨肥料。
列表總結(jié)
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哈伯-波施法
- 反應(yīng)條件：高溫（450°C）、高壓（150-200個(gè)大氣壓）、鐵催化劑
- 化學(xué)反應(yīng)：N? + 3H? ? 2NH?
- 過程：
- 氮?dú)夂蜌錃獾臏?zhǔn)備
- 混合與壓縮
- 催化反應(yīng)
- 分離與回收
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尿素的生產(chǎn)
- 反應(yīng)條件：高溫（180-200°C）、高壓（150-200個(gè)大氣壓）
- 化學(xué)反應(yīng)：2NH? + CO? → H?NCONH? + H?O
- 過程：
- 氨和二氧化碳的混合
- 反應(yīng)
- 分離與結(jié)晶
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硝酸的生產(chǎn)
- 反應(yīng)條件：高溫（800-900°C）、鉑-銠催化劑
- 化學(xué)反應(yīng)：4NH? + 5O? → 4NO + 6H?O
- 過程：
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硝酸鹽的生產(chǎn)
- 反應(yīng)條件：常溫、常壓
- 化學(xué)反應(yīng)：NH? + HNO? → NH?NO?
- 過程：
- 氨和硝酸的混合
- 中和反應(yīng)
- 結(jié)晶與干燥
通過上述過程，氮?dú)獗挥行У剞D(zhuǎn)化為各種氮肥，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了重要的營養(yǎng)元素，顯著提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
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