氨气

氨气，Ammonia， NH3，无色气体。有强烈的刺激气味。密度 0.7710。相对密度0.5971（空气=1.00）。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化（临界温度132.4℃，临界压力11.2兆帕，即112.2大气压）。沸点-33.5℃。也易被固化成雪状固体。熔点-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。可由氮和氢直接合成而制得，能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡。

分子结构
氮原子有5个价电子，其中有3个未成对，当它与氢原子化合时，每个氮原子可以和3个氢原子通过极性共价键结合成氨分子，氨分子里的氮原子还有一个孤对电子。氨分子的空间结构是三角锥型，极性分子。

物理性质
相对分子质量 17.031 [1]
氨气在标准状况下的密度为0.771g/L
临界点132.4℃
蒸汽压 506.62kPa(4.7℃)
熔点-77.7℃;沸点-33.5℃
溶解性：极易溶于水(1:700)
相对密度(水)0.82(-79℃)
相对密度(空气)0.5971
自燃点651.1℃
临界压力11.2mPa
临界体积72.47cm3/mol
临界密度0.235g/cm3
临界压缩系数0.242
液体热膨胀系数,25℃时 0.0025 1/℃
表面张力,25℃时 19.75×10-3 N/m，19.75dyn/cm
汽化热,沸点下 1336.97kj/kg，574.9BTU/1b
熔化热,熔点下 332.16kj/kg，142.83BTU/1b
气体定压比热容cp，25℃时 2.112kj/(kg* k)，0.505BTU/(1b·R)
气体定容比热容cp，25℃时 1.624kj/(kg* k)，0.388BTU/(1b·R)
气体比热容比,cp/cv 1.301
气体摩尔熵,25℃时 192.67j/(mol*k )
气体摩尔生成焓,25℃时 -45.9kj/mol
气体黏度，25℃时 101.15×10-7Pa *s，101.15μP
液体黏度 ，25℃时 0.135mPa *s，0.082cp
燃烧热，25℃(77oF)气态时 18603.1kj/kg，7999.3BTU/1b
空气中爆炸低限含量16.1%( φ )
空气中爆炸高限含量25%( φ )

化学性质
（1）跟水反应
氨在水中的反应可表示为：NH3+H2O=NH3·H2O [2]
一水合氨不稳定受热分解生成氨和水
氨水在中学化学实验中三应用
①用蘸有浓氨水的玻璃棒检验HCl等气体的存在
②实验室用它与铝盐溶液反应制氢氧化铝
③配制银氨溶液检验有机物分子中醛基的存在。
（2）跟酸反应
NH3+HNO3===NH4NO3
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
NH3+HCl===NH4Cl
3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4
NH3+CH3COOH===CH3COONH4
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
（3）在纯氧中燃烧
4NH3+3O2==点燃==2N2+6H2O
（4）催化氧化
4NH3+5O2=催化剂加热=4NO+6H2O
该反应是放热反应，是工业制硝酸的第一步。
（5）与碳的反应
NH3+C=加热=HCN+H2(剧毒氰化氢)
（6）液氨的自偶电离
液氨的自偶电离为：
2NH3==（可逆）NH2+ NH4K=1.9×10^-30(223K)
（7）取代反应
取代反应的一种形式是氨分子中的氢被其他原子或基团所取代，生成一系列氨的衍生物。另一种形式是氨以它的氨基或亚氨基取代其他化合物中的原子或基团，例如：
COCl2+4NH3==CO(NH2)2+2NH4Cl
HgCl2+2NH3==Hg(NH2)Cl+NH4Cl
这种反应与水解反应相类似，实际上是氨参与的复分解反应，故称为氨解反应。
（8）与水、二氧化碳
NH3+H2O+CO2==NH4HCO3
此反应可逆，碳酸氢铵受热会分解
NH4HCO3=（加热）=NH3+CO2+H2O
（9）与氧化物反应
3CuO+2NH3==加热==3Cu+3H2O+N2
这是一个氧化还原反应，采用氨气与氧化铜共热，体现了氨气的还原性。
（10）氨水（NH3·H2O）对大部分物质没有腐蚀性，但可腐蚀许多金属，在有水汽存在的条件下对铜、银等金属有腐蚀性，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。
（11）NH3能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝。 电离方程式在水中产生少量氢氧根离子，呈弱碱性。

氨气制法

工业制法
工业上氨是以哈伯法通过N2和H2在高温高压和催化剂存在下直接化合而制成：
工业上制氨气
N2+3H2==高温高压催化剂===2NH3（可逆反应）
△rHθ =-92.4kJ/mol

工业制备流程
工业制氨绝大部分是在高压、高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。氮气主要来源于空气；氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气（纯氢也来源于水的电解）。由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物，它们对于合成氨的催化剂是有毒物质，在氨合成前要经过净化处理。
1、哈伯法制氨：
高温高压
N2(g)+3H2(g)========2NH3(g)（可逆反应） △rHθ=-92.4kJ/mol
催化剂
2、天然气制氨：天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
3、重质油制氨：重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸汽转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮用于氨合成原料。
4、煤（焦炭）制氨：煤直接气化(见煤气化)有常压固定床间歇气化、加压氧－蒸汽连续气化等多种方法。例如早期的哈伯－博施法合成氨流程，以空气和蒸汽为气化剂，在常压、高温下与焦炭作用，制得含(CO+H2)/N2摩尔比为3.1～3.2的煤气，称为半水煤气。半水煤气经洗涤除尘后，去气柜，经过一氧化碳变换，并压缩到一定压力后，用加压水洗涤除去二氧化碳，再进一步用压缩机压缩后用铜氨液进行洗涤，以除去少量一氧化碳、二氧化碳，然后送去合成氨。

实验制备
实验室，氨常用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备：2NH4Cl（固态） + Ca(OH)2（固态）===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2O
Li3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑
实验室快速制得氨气的方法
用浓氨水加固体NaOH制备氨气