Номер 6, страница 339 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 71. Производство аммиака. Глава 7. Химическая технология - номер 6, страница 339.

Условие.

6. Что служит сырьём для производства аммиака?

Решение.

Решение 2.

Что служит сырьём для производства аммиака?

Решение

В современной промышленности аммиак ($NH_3$) получают синтезом из азота и водорода. Следовательно, именно эти два простых вещества и являются основным сырьём. Процесс их получения и подготовки является ключевым этапом всего производства.

Источники сырья:

• Азот ($N_2$)
  Основным источником азота является атмосферный воздух, который на 78% состоит из этого газа. Азот получают физическим методом — фракционной перегонкой (ректификацией) предварительно сжиженного и очищенного от примесей (пыли, $CO_2$, влаги) воздуха. Этот метод позволяет получать азот высокой чистоты.

• Водород ($H_2$)
  Получение водорода — это наиболее сложная и дорогостоящая стадия. Существует несколько основных методов:

  • Паровая конверсия метана. Это самый распространенный и экономически выгодный на сегодняшний день способ. Природный газ, состоящий в основном из метана ($CH_4$), нагревают с водяным паром в присутствии катализатора (на основе никеля). Процесс протекает в две стадии:
    1. $CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2$
    2. $CO + H_2O \rightleftharpoons CO_2 + H_2$
    Полученную газовую смесь затем очищают от диоксида углерода ($CO_2$).

  • Газификация угля. В регионах с большими запасами угля водород получают путем его обработки водяным паром и кислородом при очень высокой температуре. В результате образуется синтез-газ (смесь $CO$ и $H_2$), из которого затем выделяют водород.

  • Электролиз воды. Водород можно получать разложением воды ($H_2O$) на водород и кислород с помощью электрического тока. Этот метод очень энергозатратен и применяется там, где есть доступ к дешевой электроэнергии (например, от ГЭС), или когда требуется водород особо высокой чистоты.

После получения и очистки азот и водород смешивают в стехиометрическом соотношении 1:3 и направляют на синтез аммиака, который осуществляется по процессу Габера-Боша. Реакция является обратимой и экзотермической:

$N_2 \text{(г)} + 3H_2 \text{(г)} \rightleftharpoons 2NH_3 \text{(г)} + 92,4 \text{ кДж}$

Для смещения равновесия в сторону продукта процесс проводят при высоком давлении (150–350 атмосфер), умеренно высокой температуре (400–500 °C) и с использованием железного катализатора с различными активаторами.

Ответ: Сырьём для производства аммиака служат азот ($N_2$) и водород ($H_2$). Азот получают из атмосферного воздуха, а водород — в основном из природного газа (метана), а также из угля или воды.