Равновесие аммиака железа

Наличие в воде восстановителей (аммиака, железа (И), нитритов, легко окисляющихся органических веществ и др.) нарушает равновесие, обусловливающее растворимость кислорода из воздуха, и снижает его концентрацию в воде. Следовательно, резкое снижение концентрации кислорода в воде по сравнению с нормальным [c.129]

Опробовав эффективность различных веществ в роли катализаторов, Габер в конце концов остановился на смеси железа с оксидами металлов. Некоторые варианты разработанных им рецептов катализаторов используются еще до сих пор. Эти катализаторы позволили достаточно быстро достигать равновесия при температурах порядка 400-500 С и давлении газовой смеси в диапазоне 200-600 атм. Высокие давления необходимы для получения удовлетворительной степени превращения (выхода) при равновесии. Как можно видеть из табл. 14.2, если бы удалось найти улучшенный катализатор, с помощью которого можно было бы достаточно быстро проводить реакцию при температурах ниже 400-500°С, это позволило бы получать аналогичный выход при значительно более низких давлениях. Последнее, в свою очередь, привело бы к большой экономии в стоимости оборудования для синтеза аммиака. Учитывая все возрастающие потребности в азотных удобрениях, фиксацию азота следует рассматривать как весьма актуальную проблему, которая заслуживает затраты дополнительных исследовательских усилий. [c.58]

Реакция экзотермична и происходит с уменьшением числа газообразных молекул. В соответствии с принципом Ле Шателье протеканию прямой реакции способствуют низкая температура и высокое давление. При низкой температуре скорость достижения равновесия слишком мала, а при высокой температуре равновесие сдвинуто влево. Поэтому используют оптимальные значения температуры и применяют катализатор для увеличения скорости реакции. Условия промышленного синтеза аммиака следующие давление 200—1000 атм, 500 °С и в качестве катализатора — железо, активированное оксидом алюминия. Выход составляет ж 10% непрореагировавшие газы возвращаются в установку (рис. 22.3). [c.465]

В промышленности аммиак синтезируют из простых веществ Нг и N2. Реакция азота с водородом экзотермическая, она протекает с выделением теплоты. Поэтому для смещения равновесия в обратимой системе (см. 1.9) необходимо снижать температуру. Такое снижение допустимо до 450°С, при более низкой температуре скорость реакции очень мала. Равновесие в системе смещается в сторону образования аммиака прн увеличении давления, поэтому процесс проводят при давлении около 30 МПа. Для увеличения скорости реакции в производстве аммиака используют катализаторы — железо с добавками оксидов алюминия и калия. [c.149]

Может показаться, что идеальными условиями для синтеза аммиака являются 200°С и 1000 атм, но для достижения равновесия при такой низкой температуре требуется настолько большое время, что приходится несколько пожертвовать выходом ради повышения скорости реакции. В промышленности процесс получения аммиака проводится при 450 С с использованием в качестве катализатора оксида железа. [c.243]

Ларсон и Додж [32] исследовали равновесие синтеза аммиака при 325—500 в интервале давлений от 1 до 100 атм. Впоследствии диапазон давлений был расширен в работе Ларсона [33] до 1000 атм (при 450, 475 и 500°) . По полученным данным была проведена экстраполяция значений равновесных концентраций аммиака в области более низких и более высоких температур. Экспериментальные и экстраполированные значения равновесных концентраций аммиака приведены в табл. 5. Данные этой таблицы показывают резкое снижение равновесной концентрации аммиака при увеличении температуры синтеза. Однако применение высоких давлений (до 1000 атм), приводящих к весьма значительному росту равновесных концентраций аммиака, позволяет практически осуществлять синтез на катализаторах при 400—550° эти условия обеспечивают (при достаточно больших объемных скоростях) выход аммиака, равный 30—60% теоретического. Хорошо действующим катализатором оказалось, в частности, металлическое железо с примесью А]20з и К2О. Этот катализатор и бып применен в указанных выше исследованиях равно- [c.32]

Примерами таких процессов являются синтез аммиака, скорость которого на различных катализаторах в области, не очень далекой от равновесия, определяется скоростью адсорбции азота [104, 138], окисление сернистого газа на платине или окиси железа, когда лимитирующей стадией является адсорбция сернистого газа или соответственно кислорода [475], а также некоторые другие процессы, рассмотренные в следующей главе. [c.141]

Сравнение скоростей отдельных стадий схемы (V.240) со скоростью реакции синтеза аммиака показывает, что адсорбция водорода идет со скоростью, значительно превышающей скорость реакции [529—531]. Гидрирование азота, адсорбированного при высоких температурах, протекает быстро и при температурах, значительно более низких, чем температура реакции [538—540]. Адсор бционно-химическое равновесие азота на железе [c.215]

T. e. порядок реакции разложения аммиака должен быть нулевым. Такой порядок реакции разложения аммиака на вольфраме, железе, молибдене, осмии действительно наблюдался при высоких температурах в ряде работ 63—570], объяснение чего было дано в работе ( 138]. В процессе синтеза и разложения аммиака получается своеобразная картина возрастания степени покрытия поверхности азотом с увеличением температуры. Это объясняется тем, что степень покрытия определяется величиной Pn выражаемой условием адсорбционно-химического равновесия (V.246). Так как реакция (V.239) является экзотермической, с увеличением температуры ее равновесие сдвигается влево, константа равновесия уменьшается, что вызывает, согласно уравнению (V.246), возрастание величины pn,- Вопрос об изменении порядка реакции синтеза и разложения аммиака подробно проанализирован в работе [138], в которой были указаны направления изменения порядка реакции. [c.218]

Так, например, М. И. Темкин и автор [138] дали оценку величин теплот адсорбции азота, оптимальных для реакции синтеза аммиака. Значения их оказались примерно средними между максимальными и минимальными величинами, экспериментально найденными из данных для адсорбционно-химического равновесия азота на железе [153]. [c.462]

Проводят при температурах 400—500°С и давлении 10 —10 атм в присутствии катализатора. Равновесие в большей степени смещено в сторону аммиака при низкой температуре, однако для достижения достаточной скорости даже с лучшими катализаторами необходимы повышенные температуры. Наилучшим катализатором является а-железо, содержащее некоторые оксиды, разрыхляющие решетку и увеличивающие активную поверхность. [c.331]

Взаимодействие азота с водородом сопровождается уменьшением объема и выделением теплоты. Исходя нз принципа Ле Шателье, наиболее выгодными условиями для образования аммиака являются низкая температура и возможно более высокое давление. Однако при этих условиях мала скорость реакции. Поэтому процесс ведут при 400—600 °С и давлении 100—1000 кгс/см с использованием в качестве катализатора металлического железа с примесью оксидов алюминия и калия. Равновесие при этих условиях устанавливается достаточно быстро, но все же не полностью смещено в сторону образования NH3. Содержание аммиака в газовой смеси составляет от 30 до 80%. При давлении 4500 кгс/см и 850 °С выход ам.миака составляет 97%, причем процесс протекает без катализатора. Однако применение очень высоких давлений ограничивается большими техническими трудностями, связанными с изготовлением специальной аппаратуры. [c.250]

Иллюстрацией изложенных соотношений является стадийный механизм реакции синтеза аммиака. При не очень большом удалении от равновесия реакция на железе и других металлических катализаторах протекает по схеме [1621 [c.132]

В литературе имеется ряд работ, где детально исследовались и анализировались адсорбционно-химические равновесия с целью выяснения механизма соответствующих каталитических реакций и соотношений скоростей стадий, характера неоднородности каталитических поверхностей, величин прочности поверхностных соединений и их энергий связей, как и других термодинамических характеристик поверхностного слоя, а также для изучения действия модифицирующих добавок. Подробно изучались равновесия поверхностного азота с водородом в реакции синтеза аммиака [179], равновесие поверхностного кислорода с водородом (У.87) на никелевых катализаторах [442—444], на серебре, платине и палладии [444, 447], на окислах железа, кобальта, меди и ванадия, модифицированного платиной [444—446] равновесие поверхностного углерода с водородом на никеле [47, 437, 438]. Результаты этих исследований дают важную информацию, способствующую лучшему пониманию закономерностей каталитиче- [c.236]

Реакция синтеза аммиака требует большой энергии активации. Процесс ведут в промышленности в присутствии катализатора при высоком давлении, повышающем равновесную степень превращения, и при высокой температуре, обеспечивающей достаточно большую скорость процесса, но в известной мере смещающей равновесие в сторону исходных продуктов. Катализатором синтеза аммиака служит железо с активаторами К2О, АЬОз, 5Юг, СаО. Однако и в оптимальных условиях проведения процесса фактический выход аммиака невелик [л == 18—22% (об.)]. Поэтому процесс ведут по циклической схеме. [c.156]

Наличие в воде восстановителей [аммиака, железа (II), нитритов, легко окисляющихся органических веществ и др.] нарушает равновесие, сбусловливаюш,ее растворимость кислорода из воздуха, и снижает его концентрацию. [c.133]

К таким же результатам пришли Габер и Ван-Оордт, предпринявшие в 1903 году работы по изучению равновесия аммиака. Катализаторами в опытах этих химиков служили железо и никкель. [c.108]

Для выбора оптимальных условий протекания реакции следует учитывать не только влияние на равновесие температуры, давления или концентрации реагирующих веществ, но и их влияние на скорость процесса. Так, реакцию синтеза аммиака в соответствии с принципом Ле Шателье следовало бы вести при более низкой температуре и более высоком давлении. Однако при температуре ниже 450—500 °С скорость реакции очень мала. Процесс становится нерентабельным. Для устранения этого недостатка процесс ведут при температуре 500°С и в присутствии катализатора (пористое железо с примесью оксидов алюминия, калия, кальция и кремния). Катализатор ускоряет прямую и обратную реакции одинаково, а повышение температуры смещает равновесие влево, что невыгодно для промышленного производства синтеза аммиака. Поэтому согласно принципу Ле Шателье для противодействия влиянию повышенной температуры следует применить высокое давление. Синтез аммиака ведут при давлении от 15 до 100 МПа (1 МПа Юатм). [c.43]

Последний способ получил наибольшее распространение в промышленности. Уравнение реакции показывает, что химическое равновесие должно смещаться в сторону образования аммиака при повышении давления, а также при понижении температуры (табл. 21). Однако при низкой температуре скорость достижения равновесия делается очень малой. Поэтому необходим катализатор. Катализатор состоит из губчатого железа (получаемого восстановлением магнетита Рез04) и небольшого количества (около 3%) активирующих добавок AI2O3 и К2О. Синтез аммиака ведут при 450—550 °С и давлении 15—100 МПа. При давлении 450 МПа и 850 °С выход аммиака составляет 97%, причем реакция протекает без катализатора. Однако применение очень высоких давлений ограничивается большими техническими трудностями, связанными с изготовлением специальной аппаратуры. [c.315]

О к и с н о ж е л е 3 и ы катализаторы. Типичные катализаторы, иримепяемые в очисп е азото-водородных смесей синтеза аммиака для одновременного проведения реакций конверсии СО и превращения сероокиси углерода в сероводород, содер кат, помимо окиси железа и небольшого количества инертного связующего, 5—15% окиси хрома. Эти катализаторы промотируют как гидрирование, так и гидролиз сероокиси углерода. Относительная интенсивность ги фирования и гидролиза сероокиси углерода определяется главным образом характером одновременно протекающей реакции водяного газа. В тех случаях, когда равновесие реакции водяного газа не достигнуто, преобладает гидрирование, но если в реакции водяного газа достигнуто равновесие, то обе реакции (гидрирования и гидролиза) протекают с приблизительно одинаковой интенсивностью. [c.327]

Поэтому с позиций термодинамики синтез следует вести при низких температурах и высоких давлениях, тогда равновесие будет максимально сдвинуто вправо - в сторону образования аммиака. Однако из-за большой прочности связи в молекулах, особенно связи N=N, энергия активации реакции настолько велика, что ее скорость становится заметной только при таких высоких температурах, когда равновесие синтеза практических нацело сдвинуто влево. Это означает, что синтез возможен только в присутствии катализатора. В промышленности используются катализаторы на основе железа с различными добавками - AI2O3, KjO и др. С экономически оправданными скоростью и выходом синтез ведется при температурах 400-600 °С и давлениях 10-100 МПа. [c.289]

Синтез аммиака (газовую смесь содержащую 25% азота и 75% водорода, получают коксованием лиг-иита) температура 550— 600° давление 220 am-, выход аммиака 8% за проход конверсия азот-водород-иой смеси в аммиак при давлении около 1000 ат относительно высока, хотя давление 100 ат практически достаточно для промышленного процесса при 600° Железо в отсутствии катализата-ров достижение равновесия происходит чрезвычайно медленно даже при высоких температурах, например, 800-1000° 1566. 1569, 1570, 1567. 1568. 3273 [c.39]

Указанные факты и приводят к выводу об адсорбции и десорбции азота как лимитирующей стадии синтеза и разложения аммиака . Последнее недавно подтверждено в диссертации И. Шолтена [1153], сопоставившего скорость химической адсорбции азота на железном катализаторе со скоростью синтеза аммиака и изучавшего также адсорбционное равновесие азота на железе. [c.216]

Естественны давние стремления ученых получить дешевое сырье для азотной промышленности. Начиная с XVIII в., предпринималось множество попыток синтезировать аммиак из азота и водорода. Смесь газов нагревали при разной температуре, подвергали высокому давлению, но практически получить аммиак не удавалось. В конце прошлого века Рамзай и Юнг заметили, что при пропускании над железом нри 800° аммиак не полностью разлагается на азот и водород. Попытка провести реакцию в обратном направлении — синтезировать аммиак из этих элементов — не увенчалась успехом. Однако французскому ученому Ле-Шателье на основе законов термодинамики удалось сформулировать условия синтеза аммиака. Он установил, что при повышении температуры равновесие реакции [c.112]

Теоретическая и экспериментальная разработка проблемы синтеза NH3 осуш ествлена Габером, эти работы были ачаты им в 1904 г. Совместно с сотрудниками он исследовал вначале процессы разложения и синтеза аммиака, протекающие на железе. Первые исследования показали, что аммиак легко диссоциирует даже при относительно невысоких температурах (700 ), но процесс синтеза NH3, начинающийся лишь при температуре около 1000°, протекает трудно. В результате опытов, проведенных при 1020°, было установлено содержание аммиака в смеои (Ыг-ЬЗНг), составлявшее как при разложении, так и при синтезе 0,012%. Измерив величину константы химического равновесия при 1020°, Габер на основании законов термодинамики вычислил количества аммиака, образующегося при более низких температурах и высоких давлениях. Эти вычисления показали возможность образования при атмосферном давлении и 327° значительных количеств аммиака — порядка 8,7%. Однако в те времена еще не были известны способы снижения температуры синтеза -и проведения реакции при высоких температурах и давлениях. [c.454]

Адсорбция азота. Обычное железо и катализаторы синтеза аммиака не реагируют с азотом. Ранее приводившиеся в литературе утверждения об образовании нитридов железа под действием азота оказались ошибочными. Азот адсорбируется на катализаторах обычным образомпри низких температурах наблюдается физическая адсорбция, при более высоких (выше 100°) —хемосорбция значительно меньших количеств азота. Характер изменения хемосорбции такой же, как изменения активности. Например, при 400° и 1 ат. адсорбция азота на высокоактивном катализаторе протекает в 20 и более раз быстрее, чем на катализаторе, состоящем из чистого железа. По достижении состояния равновесия количество азота, адсорбированного активным катализатором, почти в 9 раз больше. Количество адсорбированного азота невелико, при атмосферном давлении оно составляет 8,2 мл на 10 мл высокоактивного катализатора, под давлением 50 ат увеличивается более чем в 2,5 раза. [c.501]

Методика определения. Навеску препарата 1—2 г, отвешенную с точностью до 0,1 г, помещают в мерную колбу на 250 мл и растворяют в воде или в 15 жл соляной кислоты (1 1). Добавляют 10 мл 20%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, затем добавляют 25%-ный раствор аммиака до появления устойчивой желтой окраски и еще избыток 5 мл аммиака, разбавляют водой до метки и тщательно перемешивают. Во вторую мерную колбу на 250 мл помещают 125 мл воды, 25 мл раствора сульфосалициловой кислоты и 25 мл раствора аммиака. К этой смеси из бюретки приливают стандартный раствор железо-аммонийных квасцов до тех пор, пока окраски растворов в обеих колбах не будут одинаковыми. После этого второй раствор доводят до метки и тщательно перемешивают. Затем оба раствора помещают в стаканчики (кюветы) колориметра. Растворы отмеривают (отдельными для каждого) пипетками или мензурками. Стаканчики вставляют в гнезда колориметра и производят измерения с разными высотами слоев стандартного раствора, добиваясь каждый раз оптического равновесия изменением высоты слоя исследуемого раствора. Например, стандартный раствор устанавливают на высоте 20 мм и производят оптическое уравнивание высоты столба исследуемого раствора. Измерение повторяют пять раз, каждый раз записывая результат в таблицу. Затем изменяют высоту столба стандартного раствора, например устанавливая на 15 или 25 мм, и вновь производят оптические уравнивания высоты столба исследуемого раствора. Измерение для каждой высоты столба повторяют пять раз, записывая результаты в таблицу, и берут среднее (табл. 57). [c.595]

Уэстом [6], Уэлчером [42], Пршибилом [43] и Рейли и Барнар дом [44]. Опубликованы также подробные таблицы основных показателей равновесий, относящихся к наиболее применяемым лигандам, металлам и индикаторам [11]. Если при титровании необходимо предотвратить осаждение гидроксидов металлов или их основных солей, в титруемый раствор добавляют дополнители-кые комнлексанты, например цитрат, тартрат-ионы или триэтаноламин. Если титрование удобно проводить при pH = 9—10, то обычно добавляют буферную смесь аммиака с хлоридом аммония сравнительно высокой концентрации. Такая буферная смесь не только поддерживает требуемое значение pH, но и поставляет комплексант (аммиак) для тех металлов, которые образуют ам-минокомплексы. Ионы некоторых металлов, например железа (III), висмута и тория, титруют в кислой среде. [c.230]

Если чрез аммиачный газ пропускать тихий разряд или же ряд электрических искр, то аммиак разлагается на водород и азот. Это есть явление диссоционное. Ряд искр не разлагает аммиак до конца, а оставляет некоторую его часть не разложенною. Иэ 2 объемов аммиака получается 1 объем азота и 3 объема водорода. Разложение N№ при накаливании изучали Рамзай и Юнг (1884) и показали, что при SOO разлагается 1 /2 /о. при 600° около 180/q. при 800°65"/о> во результаты едва ли свободны от контактных влияний. При действии тихого разряда азот с водородом также дает аммиак, но, конечно, не до конца. Как разложение большей части N№ на составные газы, так и образование из них некоторого количества N№ происходит около 1000 и в присутствии восстановленного железа или никкеля (также марганца). Faber и van Oord (1905) показали, что при этом—под обыкновенным давлением,—наступает равновесие, когда на 1000 частей смеси простых газов приходится около 0,2 ч. аммиака. Это показывает, что лишь ничтожная доля простых тел № и 3№ дает аммиак, а этот последний разлагается—при накаливании— почти до конца. [c.497]

К 10 мл раствора Ba lj, содержащего Ва2+ в равновесии с La, прибавляют 50 мг хлорного железа в виде подкисленного соляной кислотой раствора. Нагревают раствор и осаждают гидроокись железа аммиаком. Осадок отделяют центрифугированием, промывают горячей водой с аммиаком и, растворив в 2 и. соляной кислоте, вновь осаждают аммиаком. Снова отделяют осадок с помощью центрифуги. Раствор присоединяют к первоначальному, а промытый осадок растворяют в 6 М соляной кислоте. Раствор хлорного железа переносят в делительную воронку и взбалтывают с равным объемом этилового эфира. [c.131]

Пользуясь фарфоровой трубкой и железом в качестве катализатора, они нашли, что при давлении в 1 ат и 1 020° С равновесие достигается при наличии в смеси газов 0,012 объемного процента аммиака. Термические данные, которыми располагали в то время, не давали возможности вычислить равновесные концентрации при других температурах с какой-либо степенью точности. Пользуясь сведениями, которые можно было почерпнуть из литературы, Габер и ван-Оордт вычислили те концентрации,. которых можно было ожидать при 927, 627, 327 и 27° С. Приближенный характер вычисленных ими величин доказывается тем фактом, что согласно расчету при 327° С должно было быть 8,73% аммиака, в то время 1как теперь известно, что равновесная концентрация аммиака меньше 2%. [c.40]

Как видно из табл. 1, при pH раствора роданистого а.ммония 5,5 (без введения аммиака) примесь железа практически не сорбируется активированным углем, так как находится главным образом в форме роданидных комплексов. При повышении pH до значения 6—7 и в особенности до 8—9 степень сорбции примеси железа резко увеличивается. Основная часть примеси сорбируется уже за 15. минут, а окончательное равновесие устанавливается за 2,5 часа. Конечное остаточное содержание примеси железа в растворе составляет 1 —5-10" % (против 1-4-10 % в исходной соли). Можно высказать предположение, что активированным углем захватываются как коллоидные частицы, так л в известной мер-е молекуляр-386 [c.386]

КАРБОРУНД — см. Кремния карбид. КАРБОСТИРИЛ (2-оксихшюлии, лактам о-амино-коричной кислоты) ,H,NO, мол. в. 145,15 — бесцветные кристаллы т. пл. 199—200° растворимы в спирте, эфире, горячей воде, в р-рах кислот и щелочей нерастворимы в водном р-ре аммиака. К. даст коричневатую окраску с хлорным железом. Сходство УФ-спектров К. и е"го N-метильного производного указывает на то, что лактим-лактамное таутомеррюе равновесие смещено в сторону лактамной формы [c.224]

Гидроокись аммония ЫН40Н. Водный раствор аммиака также осаждает из растворов солей закиси железа гидрат закиси, окисляющийся до Ре(ОН)з. При этом имеет место неполное осаждение, так как МН40Н, как слабое основание, не может создать [0Н ], необходимую для полного осаждения Ре(0Н)2, произведение растворимости которой является не очень малой величиной, равной 5- 10 . При добавлении к реакционной смеси, прищедшей в равновесие, продукта реакции — соли аммония — равновесие сдвигается в сторону образования исходных веществ и осадок Ре (ОН) 2 растворяется. Подобное же явление наблюдалось нами и при осаждении гидроокисью аммония Лlg(0H)2 и Мп(0Н)2, которые обладают также не очень малыми значениями ПР. Поэтому Ре + так же, как Мп +, относятся ко 2-й подгруппе 3-й группы катионов. Однако нужно иметь в виду, что содержащий Ре2+ раствор, который получен при растворении Ре (ОН) 2 в соли аммония, постепенно выделяет Ре(ОН)з в результате окисления Ре + в Ре + кислородом воздуха. Аналогичное явление наблюдается и для Мп2+, кото-рый в указанных выще условиях дает осадок марганцоватистой кислоты НгМпОз, или МпО(ОН)2. [c.125]

При нормальных температурах параводород может сохраняться в стеклянных сосудах в течение нескольких недель без заметных изменений необходимо тщательно исключить доступ кислорода (см. стр. 103) газ должен сохраняться не над водой, а над ртутью. Присутствие металлических катализаторов (например платинированного асбеста или катализатора для синтеза аммиака, т. е. мелкораздробленного железа с небольшими количествами окисей калия и алюминия) сравнительно быстро восстанавливает равновесие, даже при обычных комнатных температурах чистая пара-форма превращается частично в орто-форму и получается нормальная смесь из одной части пара- и трех частей ортЬводорода. Превращение пара- в орто-форму и восстановление равновесия происходят под влиянием электрического разряда или при увеличении температуры выше 800° (см. ниже). [c.87]