5 Dicembre 2021
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Qual è il tipo di reazione quando l’azoto e l’idrogeno reagiscono per dare ammoniaca?

Il Processo Haber è utilizzato nella produzione di ammoniaca a partire da azoto e idrogeno, per poi spiegare le ragioni delle condizioni utilizzate nel processo. Il processo combina l’azoto dell’aria con l’idrogeno derivato principalmente dal gas naturale (metano) in ammoniaca. La reazione è reversibile e la produzione di ammoniaca è esotermica.

Uno schema di flusso per il processo Haber si presenta così:

Figura (PageIndex<1>): Schema del processo Haber

Condizioni generali del processo

  • Il catalizzatore: Il catalizzatore è in realtà leggermente più complicato del ferro puro. Ad esso viene aggiunto idrossido di potassio come promotore – una sostanza che aumenta la sua efficienza.
  • La pressione: La pressione varia da un impianto di produzione all’altro, ma è sempre alta. Non si può sbagliare di molto in un esame che cita 200 atmosfere.
  • Il riciclaggio: Ad ogni passaggio dei gas attraverso il reattore, solo circa il 15% dell’azoto e dell’idrogeno si converte in ammoniaca. (Riciclando continuamente l’azoto e l’idrogeno non reagiti, la conversione complessiva è di circa il 98%.

Composizione

Le proporzioni di azoto e idrogeno: La miscela di azoto e idrogeno che entra nel reattore è nel rapporto di 1 volume di azoto a 3 volumi di idrogeno. La legge di Avogadro dice che volumi uguali di gas alla stessa temperatura e pressione contengono un numero uguale di molecole. Ciò significa che i gas entrano nel reattore nel rapporto di 1 molecola di azoto e 3 di idrogeno. Questa è la proporzione richiesta dall’equazione.

In alcune reazioni si può scegliere di usare un eccesso di uno dei reagenti. Lo faresti se è particolarmente importante usare il più possibile dell’altro reagente – se, per esempio, fosse molto più costoso. Questo non si applica in questo caso. C’è sempre un lato negativo nell’usare qualcosa di diverso dalle proporzioni dell’equazione. Se hai un eccesso di un reagente, ci saranno molecole che passano attraverso il reattore che non possono reagire perché non c’è niente con cui possano reagire. Questo spreca lo spazio del reattore – in particolare lo spazio sulla superficie del catalizzatore.

Temperatura

  • Considerazioni sull’equilibrio: Bisogna spostare la posizione dell’equilibrio (equazione ref)) il più possibile a destra per produrre la massima quantità possibile di ammoniaca nella miscela di equilibrio. La reazione in avanti è esotermica con (ΔH=-92,4 kJ/mol). Secondo il principio di Le Chatelier, questa sarà favorita se si abbassa la temperatura. Il sistema risponderà spostando la posizione di equilibrio per contrastare questo – in altre parole producendo più calore. Per ottenere quanta più ammoniaca possibile nella miscela di equilibrio, hai bisogno di una temperatura più bassa possibile. Tuttavia, 400 – 450° C non è una bassa temperatura!
  • Considerazioni sulla velocità: Più bassa è la temperatura, più lenta diventa la reazione. Un produttore cerca di produrre più ammoniaca possibile al giorno. Non ha senso cercare di ottenere una miscela d’equilibrio che contiene una proporzione molto alta di ammoniaca se ci vogliono diversi anni perché la reazione raggiunga l’equilibrio. È necessario che i gas raggiungano l’equilibrio nel brevissimo tempo in cui saranno in contatto con il catalizzatore nel reattore.
  • Il compromesso: 400 – 450°C è una temperatura di compromesso che produce una proporzione ragionevolmente alta di ammoniaca nella miscela di equilibrio (anche se è solo il 15%), ma in un tempo molto breve.

Pressione

Notate che ci sono 4 molecole sul lato sinistro dell’equazione (ref), ma solo 2 a destra. Secondo il principio di Le Chatelier, se si aumenta la pressione il sistema risponderà favorendo la reazione che produce meno molecole. Ciò causerà una nuova caduta della pressione. Per ottenere quanta più ammoniaca possibile nella miscela di equilibrio, avete bisogno di una pressione più alta possibile. 200 atmosfere è una pressione alta, ma non incredibilmente alta.

  • Considerazioni sulla velocità: L’aumento della pressione avvicina le molecole. In questo caso particolare, aumenterà le loro possibilità di colpire e attaccarsi alla superficie del catalizzatore dove possono reagire. Più alta è la pressione, meglio è in termini di tasso di reazione dei gas.
  • Considerazioni economiche: Le pressioni molto alte sono molto costose da produrre per due motivi. Bisogna costruire tubi e recipienti di contenimento estremamente robusti per resistere alla pressione molto alta. Questo aumenta i costi di capitale quando l’impianto è costruito. Le alte pressioni costano molto da produrre e mantenere. Ciò significa che i costi di gestione del vostro impianto sono molto alti.
  • Il compromesso200 atmosfere è una pressione di compromesso scelta per motivi economici. Se la pressione utilizzata è troppo alta, il costo della sua generazione supera il prezzo che si può ottenere per l’ammoniaca extra prodotta.

Catalizzatore

  • Considerazioni sull’equilibrio: Il catalizzatore non ha alcun effetto sulla posizione dell’equilibrio. L’aggiunta di un catalizzatore non produce una maggiore percentuale di ammoniaca nella miscela di equilibrio. La sua unica funzione è quella di accelerare la reazione.
  • Considerazioni sulla velocità: In assenza di un catalizzatore la reazione è così lenta che praticamente nessuna reazione avviene in un tempo ragionevole. Il catalizzatore assicura che la reazione sia abbastanza veloce da permettere l’instaurazione di un equilibrio dinamico nel brevissimo tempo in cui i gas sono effettivamente nel reattore.
  • Separare l’ammoniaca: Quando i gas lasciano il reattore sono caldi e ad una pressione molto alta. L’ammoniaca si liquefa facilmente sotto pressione, purché non sia troppo calda, e quindi la temperatura della miscela si abbassa abbastanza perché l’ammoniaca si trasformi in un liquido. L’azoto e l’idrogeno rimangono come gas anche sotto queste alte pressioni, e possono essere riciclati.

Mescolando una parte di ammoniaca a nove parti di aria con l’uso di un catalizzatore, l’ammoniaca si ossida in acido nitrico.

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Qual è la reazione di azoto e idrogeno?

L’idrogeno gassoso si combina con l’azoto per formare ammoniaca.

Che tipo di reazione è N2 H2 → NH3?

2 Risposte. BRIAN M. Questa reazione è la sintesi dell’ammoniaca utilizzando azoto e idrogeno gassoso. Ora abbiamo bisogno di regolare i coefficienti per bilanciare gli atomi su ogni lato dell’equazione.

Che tipo di reazione è 3h2 N2 → 2NH3?

reazione di combinazione
Questa è la reazione che si usa per fare ammoniaca da idrogeno e azoto. In questa reazione, si forma solo un prodotto. Pertanto, questa reazione è conosciuta come una reazione di combinazione.

Che tipo di reazione è 2NH3?

reazione di combinazione
È una reazione di combinazione; azoto e idrogeno si combinano per formare ammoniaca.

Qual è la differenza tra idrogeno e azoto?

Come sostantivi la differenza tra azoto e idrogeno è che l’azoto è (non numerabile) un elemento chimico (simbolo n) con un numero atomico di 7 e peso atomico di 140067 mentre l’idrogeno è l’elemento chimico più leggero (simbolo h) con un numero atomico di 1 e peso atomico di 100794.

Cosa succede quando l’azoto reagisce con l’idrogeno gassoso?

Quando l’azoto reagisce con l’idrogeno ad alta temperatura e pressione per formare ammoniaca gassosa.

Che tipo di reazione è 2n2 3h2 → 2nh3?

Quindi è un tipo di reazione combinata. La reazione in cui due o più molecole reagenti si combinano per formare un prodotto è chiamata “reazione di combinazione”.

Che tipo di reazione è 2n2 3h2 2nh3?

reazione di combinazione
È una reazione di combinazione; l’azoto e l’idrogeno si combinano per formare ammoniaca.

Cosa succede quando l’azoto reagisce con l’ossigeno?

A queste alte temperature, l’azoto e l’ossigeno dell’aria si combinano per produrre monossido di azoto. Quando questo monossido di azoto viene rilasciato dai sistemi di scarico dei veicoli, si combina con l’ossigeno dell’aria per formare diossido di azoto. Il diossido di azoto è una causa delle piogge acide.

Quando il gas di azoto e il gas di idrogeno sono mescolati insieme?

Il gas che si forma è una miscela di idrogeno (la frazione molare varia) e azoto. A volte è chiamato “atmosfera di ammoniaca dissociata” a causa della reazione che lo genera: 2 NH3 → 3 H2 + N.

Cosa sono l’idrogeno e l’azoto?

L’ammoniaca è un gas incolore e pungente composto da azoto e idrogeno. È estremamente solubile in acqua e viene utilizzato come fertilizzante, refrigerante, disinfettante e nella produzione di acido nitrico.

Qual è la differenza tra ossigeno carbonio e idrogeno?

(Gcsescience.com, 2018) L’ossigeno è più pesante dell’idrogeno e del carbonio a causa del numero di protoni, neutroni ed elettroni. Un atomo di ossigeno ha 8 protoni, 8 neutroni e 8 elettroni intorno al nucleo. … Due legami di ossigeno condivideranno ciascuno due elettroni per formare legami covalenti e fare una molecola di ossigeno.

Che tipo di reazione è la 2nh3?

reazione di combinazione
È una reazione di combinazione; azoto e idrogeno si combinano per formare ammoniaca.

2n2 3h2 –> 2nh3 è equilibrato?

Sì, l’equazione è bilanciata. C’è lo stesso numero di atomi di azoto (N) e di idrogeno (H) su ogni lato dell’equazione.

N2 3H2 → 2NH3 è bilanciato?

Sì, l’equazione è bilanciata. … Ci sono lo stesso numero di atomi di azoto (N) e di idrogeno (H) su ogni lato dell’equazione.

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