1、生產原理
N2、H2為反應氣體，用鐵做催化劑，原理方程式為：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);ΔH<0
實驗室與工業生產的原理都是該反應。
所用原料為N2、H2及催化劑。生產過程中注意的問題是原料及原料氣的凈化、催化劑的改進。合成氨中的廢渣主要有煤渣、炭黑，廢氣主要是H2S、CO2等，廢液主要是有毒的含氰化物和含氨的污水，都需要回收利用。2、生產過程簡析
工業合成氨包括造氣、氣體凈化、氨的合成三個階段。
(1)、原料氣的製備(即造氣)
由原理知，生產原料應為N2、H2。
A、N2來源於空氣
N2來自於空氣，利用液氧、液氮沸點的不同，可將液態空氣加熱，蒸發分離出O2、N2，這是利用物理方法得到。也可用化學方法，用碳消耗空氣中的O2生成CO2，然後除去CO2而得到N2。
B、H2來源於水和碳氫化合物
C與H2O反應生成水煤氣：C+H2O(g)CO+H2
CO與H2O作用生成CO2：CO+H2OCO2+H2
碳氫化合物與H2O反應生成H2：
CH4+H2O3H2+CO
CH4+2H2O4H2+CO2
該方法主要是利用石油、天然氣、焦爐氣等含有的大量碳氫化合物，使工業廢氣得以充分利用。
(2)、原料氣的凈化
工業制硫酸的過程中，就存在SO2催化氧化前對氣體凈化的過程，防止雜質引起催化劑中毒。合成氨的過程會出現同樣的問題，故必須除去原料氣體中的雜質氣體，這就是原料氣的凈化。
A、常見的雜質氣體
常混有的雜質氣體有H2S、CO、CO2、O2等。
B、常見的氣體凈化法
H2S為酸性氣體雜質，可用稀氨水吸收
NH3·H2O+H2S=NH4HS+H2O
CO可被氧化劑氧化為CO2
CO+H2O=CO2+H2
CO2可用鹼溶液或K2CO3等鹽溶液吸收除去
CO2+K2CO3+H2O=2KHCO3
(3)、氨的合成與分離
合成氨生產的簡易流程示意圖為：
該流程示意圖涉及到NH3合成所需的原料氣及高溫高壓、催化劑等條件，同時為利於NH3的合成，又採用冷卻的方法使氨分離。對未反應的N2、H2又循環操作，這是工業生產經常使用的方法。3、生產條件
N2與H2合成NH3的條件為高溫、高壓、催化劑。從化學平衡移動原理分析，低溫、高壓有利於平衡向生成NH3的方向移動，但溫度低時反應速率慢，催化劑的催化作用弱，故一般溫度在400℃～500℃之間，壓強為10 Mpa～30 Mpa，採用以鐵為主的催化劑。4、三廢處理及合成氨工業的發展
(1)三廢處理
廢渣大都用作建材和肥料的原料。廢氣中H2S可直接氧化，也可用溶液吸收。CO2可作為尿素和碳銨的生產原料。處理含氨廢水多用蒸餾的方法回收氨，也可用離子交換法治理。
(2)合成氨工業的發展
合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，大大促進了農業和工業的發展。同時，人們對合成氨的研究仍未間斷，需要改進的地方有：
A、原料氣的製取和凈化
N2來源較為豐富，但制H2的成本還太高，若能廉價製取H2，合成NH3的成本會大大降低。同時，H2又是綠色能源，又可以緩解能源危機。相信H2製取成本高的難題會被科學家們突破，屆時，原料氣的凈化工藝也相應改進。
B、催化劑的改進
目前，各國大多仍採用鐵觸媒為合成氨的催化劑，如何找到廉價易得的催化劑又是科學家們探討的問題。
C、環境保護
環境保護是目前各國普遍關注的問題，我國前幾年大多注重產品產率的高低，現在則注重在環境不受污染的前提下生產產品。合成氨工業中同樣要對三廢進行處理，其中煤渣、炭黑等廢渣用作建材和肥料，廢氣中H2S被直接氧化，CO2被用於合成尿素和碳銨等的生產原料。廢液中的含氰化物有劇毒，常採用加壓水解、氧化分解、反吹回爐等方法進行處理，含氨廢水採用蒸餾等方法回收氨。【例題分析】例1、合成氨工業中，原料氣(N2、H2及少量的CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應為：
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO;△H<0
(1)必須除去原料氣中CO的原因是________________。
(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)吸收CO的生產適宜條件是________________。
(3)吸收CO後的醋酸銅氨液經過適當處理後又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用。醋酸銅氨溶液再生的適宜條件應是________________。
解析：分析吸收CO反應的特點：正反應是氣體體積縮小的放熱反應，對於這樣一個可逆反應，用化學平衡原理及有關知識解答。
答案：
(1)除CO的原因是防止合成塔中的催化劑中毒;
(2)吸收CO的適宜條件應選擇：低溫、高壓;
(3)醋酸銅氨再生生產的適宜條件是：高溫、低壓。例2、在一定條件下，合成氨反應達到平衡後，混合氣體中NH3的體積分數為25%。若反應前後條件保持不變，則反應後縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是()
A、1/5B、1/4C、1/3D、1/2
解析：設起始時H2的物質的量為a，N2的物質的量為b，平衡時NH3的物質的量為x，據轉化關係有：
依據反應N2+3H22NH3，反應後氣體物質的量減小值與生成的氨氣的物質的量相等，
所以，反應後氣體減少的物質的量應為。
在相同的條件下，氣體的體積比等於物質的量之比，
故反應後縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是
答案：A。
N2、H2為反應氣體，用鐵做催化劑，原理方程式為：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);ΔH<0
實驗室與工業生產的原理都是該反應。
所用原料為N2、H2及催化劑。生產過程中注意的問題是原料及原料氣的凈化、催化劑的改進。合成氨中的廢渣主要有煤渣、炭黑，廢氣主要是H2S、CO2等，廢液主要是有毒的含氰化物和含氨的污水，都需要回收利用。2、生產過程簡析
工業合成氨包括造氣、氣體凈化、氨的合成三個階段。
(1)、原料氣的製備(即造氣)
由原理知，生產原料應為N2、H2。
A、N2來源於空氣
N2來自於空氣，利用液氧、液氮沸點的不同，可將液態空氣加熱，蒸發分離出O2、N2，這是利用物理方法得到。也可用化學方法，用碳消耗空氣中的O2生成CO2，然後除去CO2而得到N2。
B、H2來源於水和碳氫化合物
C與H2O反應生成水煤氣：C+H2O(g)CO+H2
CO與H2O作用生成CO2：CO+H2OCO2+H2
碳氫化合物與H2O反應生成H2：
CH4+H2O3H2+CO
CH4+2H2O4H2+CO2
該方法主要是利用石油、天然氣、焦爐氣等含有的大量碳氫化合物，使工業廢氣得以充分利用。
(2)、原料氣的凈化
工業制硫酸的過程中，就存在SO2催化氧化前對氣體凈化的過程，防止雜質引起催化劑中毒。合成氨的過程會出現同樣的問題，故必須除去原料氣體中的雜質氣體，這就是原料氣的凈化。
A、常見的雜質氣體
常混有的雜質氣體有H2S、CO、CO2、O2等。
B、常見的氣體凈化法
H2S為酸性氣體雜質，可用稀氨水吸收
NH3·H2O+H2S=NH4HS+H2O
CO可被氧化劑氧化為CO2
CO+H2O=CO2+H2
CO2可用鹼溶液或K2CO3等鹽溶液吸收除去
CO2+K2CO3+H2O=2KHCO3
(3)、氨的合成與分離
合成氨生產的簡易流程示意圖為：
該流程示意圖涉及到NH3合成所需的原料氣及高溫高壓、催化劑等條件，同時為利於NH3的合成，又採用冷卻的方法使氨分離。對未反應的N2、H2又循環操作，這是工業生產經常使用的方法。3、生產條件
N2與H2合成NH3的條件為高溫、高壓、催化劑。從化學平衡移動原理分析，低溫、高壓有利於平衡向生成NH3的方向移動，但溫度低時反應速率慢，催化劑的催化作用弱，故一般溫度在400℃～500℃之間，壓強為10 Mpa～30 Mpa，採用以鐵為主的催化劑。4、三廢處理及合成氨工業的發展
(1)三廢處理
廢渣大都用作建材和肥料的原料。廢氣中H2S可直接氧化，也可用溶液吸收。CO2可作為尿素和碳銨的生產原料。處理含氨廢水多用蒸餾的方法回收氨，也可用離子交換法治理。
(2)合成氨工業的發展
合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，大大促進了農業和工業的發展。同時，人們對合成氨的研究仍未間斷，需要改進的地方有：
A、原料氣的製取和凈化
N2來源較為豐富，但制H2的成本還太高，若能廉價製取H2，合成NH3的成本會大大降低。同時，H2又是綠色能源，又可以緩解能源危機。相信H2製取成本高的難題會被科學家們突破，屆時，原料氣的凈化工藝也相應改進。
B、催化劑的改進
目前，各國大多仍採用鐵觸媒為合成氨的催化劑，如何找到廉價易得的催化劑又是科學家們探討的問題。
C、環境保護
環境保護是目前各國普遍關注的問題，我國前幾年大多注重產品產率的高低，現在則注重在環境不受污染的前提下生產產品。合成氨工業中同樣要對三廢進行處理，其中煤渣、炭黑等廢渣用作建材和肥料，廢氣中H2S被直接氧化，CO2被用於合成尿素和碳銨等的生產原料。廢液中的含氰化物有劇毒，常採用加壓水解、氧化分解、反吹回爐等方法進行處理，含氨廢水採用蒸餾等方法回收氨。【例題分析】例1、合成氨工業中，原料氣(N2、H2及少量的CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應為：
[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO;△H<0
(1)必須除去原料氣中CO的原因是________________。
(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)吸收CO的生產適宜條件是________________。
(3)吸收CO後的醋酸銅氨液經過適當處理後又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用。醋酸銅氨溶液再生的適宜條件應是________________。
解析：分析吸收CO反應的特點：正反應是氣體體積縮小的放熱反應，對於這樣一個可逆反應，用化學平衡原理及有關知識解答。
答案：
(1)除CO的原因是防止合成塔中的催化劑中毒;
(2)吸收CO的適宜條件應選擇：低溫、高壓;
(3)醋酸銅氨再生生產的適宜條件是：高溫、低壓。例2、在一定條件下，合成氨反應達到平衡後，混合氣體中NH3的體積分數為25%。若反應前後條件保持不變，則反應後縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是()
A、1/5B、1/4C、1/3D、1/2
解析：設起始時H2的物質的量為a，N2的物質的量為b，平衡時NH3的物質的量為x，據轉化關係有：
依據反應N2+3H22NH3，反應後氣體物質的量減小值與生成的氨氣的物質的量相等，
所以，反應後氣體減少的物質的量應為。
在相同的條件下，氣體的體積比等於物質的量之比，
故反應後縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是
答案：A。
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