-
氨气
编辑
氨气，无机化合物，常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水，氨溶
< br>于水时，氨分子跟水分子通过
*
氢键结合成一水合氨
(NH3·
H2O)
，一水合氨能小部分电
离成
铵离子和氢氧根离子，所以氨水显弱碱性，能使酚酞溶液变红色。氨与酸作用得可到
铵盐，
氨气主要用作致冷剂及制取铵盐和氮肥。
中文名
氨气
英文名
Ammonia
化学式
NH3
分子量
17.031
CAS
登录号
7664-41-7
熔
点
-77.7
℃
沸
点
-33.5
℃
水溶性
极易溶于水
密
度
0.771g/L
外
观
无色有刺激性恶臭的气味
应
用
用作制冷剂及制取铵盐和氮肥
目录
1
简介
2
分子结构
3
物理性质
4
化学性质
5
氨气制法
?
工业制法
?
实验制备
6
铵盐
7
固氮
?
人工固氮
?
天然固氮
8
注意事项
9
喷泉实验
?
氨气检验
?
质量标准
10
氨气检测仪
?
便携式氨气检测仪
11
氨气的危害
12
主要用途
?
氨的代谢
?
氨中毒分析
?
健康危害临床表现
?
急救措施
1
简介编辑
中文名：氨气
化学式：
NH3
英文名：
Ammonia
氨，气态时
称
“
氨气
”
，
分子式为
NH3
，氮和氢的化合物，合成氨工业的主产品和炼焦
工业
的副产品，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。
体内氨主要自氨基酸代谢产生，
氨是毒性物质，
血氨增多对脑神经组织损害最明显。
虽然氨<
/p>
在人体内不断产生，但肝脏有强大能力将氨转变为无毒的尿素，维持人血中氨在极低浓度。
分子结构
氮原子有
5
个价电子，氨分子的空间结构是三角锥形。
2
分子结构编辑
由浓氨水制取氨气的两种方法
[1]
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
结构电子式
3
物理性质编辑
相对分子质量
17.031
氨气在标准状况下的密度为
0.771g/L
氨
气极易溶于水，
溶解度
1
：
700
临界点：
133
摄氏度，
11.3At
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
)0.6
危险标记
6(
有毒气体
)
主要用途：用作制冷剂及制取铵盐和氮肥
[1]
1
2
名称
化学式
氨
NH3
3
4
5
6
7
8
9
CAS
注册号
相对分子质量
熔点
沸点，
101.325kPa(1atm)
临界温度
临界压力
临界体积
7664-41-7
17.031
195.41K
，
-77.74
℃，
-107.93oF <
/p>
239.72K
，
-33.43
℃，
-28.17oF
405.65K
，
132.5
℃，
-
270.5oF
11.3mPa
，
1
12.78bar
，
111.3atm
，
1635.74psia
72.47cm3/mol
0.235g/cm3
0.242
0.252
0.602g/cm3
0.0025 1/
℃
19.75×
10-3
N/m
，
19.75dyn/cm
10
临界密度
11
临界压缩系数
12
偏心因子
13
液体刻密度
，
25
℃时
14
液体热膨胀系数
，
25
℃时
15
表面张力
，
25
℃时
16
17
气体密度
，
101.325
kPa(atm)
和
70 oF(21.1
℃
)
0.705kg/m3
，
0.0440 lb/ft3
时
气体相对密度，
101.325
kP
a(1atm)
和
70oF
时
0.588
(
空气
=1)
1336.97kj/kg
，
574.9BTU/1b
332.16kj/kg
，
142.83B
TU/1b
2.112kj/(kg? k)
，
0.505BTU/(1b·
R)
1.624kj/(kg? k)
，
0
.388BTU/(1b·
R)
1.301
4.708kj/(kg?k
)
，
1.125BTU/(1b·
R
)
2.189kj/(kg?k
)
，
0.523BTU/(1b·
R
)
192.67j/(mol?k )
-98.94j/(mol?k )
-45.9kj/mol
-16.4kj/mol
29.217(j/cm3
)0.5
24.993cm3 /mol
全溶
---
---
101.15×
10-7Pa
?s
，
101.15μP
0.135mPa
?s
，
0.082cp
0.02466W/(m ? k)
0.5024W/(m
? k)
16.1%( φ )
25%( φ )
---
18
汽化热
，
沸点下
19
熔化热
，
熔点下
20
气体定压比热容
cp
，
25
℃时
21
气体定容比热容
cp
，
25
℃
时
22
气体比热容比
，
cp/cv
23
液体比热容
，
25
℃时
24
因体比热容
< br>，
-103
℃时
25
气体摩尔熵
，
25
℃时
26
气体摩尔生成熵，
25
℃时
27
气体摩尔生成焓
，
25
℃时
28
气体摩尔吉布斯生成能
，
25
℃时
29
溶解度参数
30
液体摩尔体积
31
在水中的溶解度
，
25
℃时
32
辛醇
-
水分配系数
，
lgKow
33
在水中的亨利定律常数
，
25
℃时
34
气体黏度
，
25
℃时
35
液体黏度
，
25
℃时
36
气体热导率
，
25
℃时
37
液体热导率
，
25
℃时
38
空气中爆炸低限含量
39
空气中爆炸高限含量
40
闪点
41
自燃点
42
燃烧热
，
25
℃
(77oF)
气态时
43
44
45
651.1
℃，
1204oF
18603.1kj/kg
，
7999.3B
TU/1b
美国政府工业卫生工作者会议
(ACGIH)
阈
25×
10-
6(φ )
值浓度
美国职业安全与卫生管理局
(OSHA)
允许浓
50×
10-
6(φ )
度值
美国国立职业安全与卫生研究所
(NIOSH)
25×
10-
6(φ
)
推荐浓度值
4
化学性质编辑
（
1
）跟水反应
[1]
氨在水中的反应可表示为：<
/p>
NH3+H2O=NH3·
H2O
一水合氨不稳定受热分解生成氨和水
氨水中存在三分子、三离子、三平衡
分子：
NH3
．
NH3·
H2O
、
H2O
；
离子：
NH4+
、<
/p>
OH-
、
H+
；
三平衡：
NH3+H2O
NH3·
H2O NH4++OH-
H2O H++OH-
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
（若
HCl
为气体则两者反应会产生白烟，
NH4Cl
此时在固体颗粒）
3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
（反应实质是
氨分子中氮原子的孤对电子跟溶液里具有空轨道的氢离子通过配位键而结合
成离子晶体。
若在水溶液中反应，离子方程式为：
8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
(
黄绿色褪去，产生白烟
)
反应实质：
2NH3+3Cl2===N2+6HCl
NH3+HCl===NH4Cl
总反应式：
8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl <
/p>
（
3
）在纯氧中燃烧
4NH3+3O2==
点燃
==
2N2+6H2O
4NH3+5O2=
催化剂加热
=4NO+6H2O
（氨气的催化氧化）
（
4
）与碳的反应
NH3+C=
加热
=HCN+H2↑(
剧毒氰化氢
)
（
5
）液氨的自偶电离
液氨的自偶电离为：
2NH3==
（可逆）
NH2- +
NH4+ K=1.9×
10^-30(223K)
（
6
）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。
（
7
）与水、二氧化碳
NH3+H2O+CO2==NH4HCO3
该反应是侯
氏制碱法的第一步，生成的碳酸氢铵与饱和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠沉淀，
加热碳酸
氢钠制得纯碱。
此反应可逆，碳酸氢铵受热会分解
N
H4HCO3=
（加热）
=NH3+CO2+H2O
（
8
）与氧化物反应
3CuO+2NH3
==
加热
==3Cu+3H2O+N2
这是一个氧化还原反应，也是实验室常用的临时制取氮气的方法，采用氨气与氧化铜共热，
体现了氨气的还原性。
5
氨气制法编辑
工业制法
工业上氨是以哈伯法通过<
/p>
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
高温高压
N2+3H2==
高温高压催化剂
===2NH3
（可逆反应）<
/p>
催化剂
△
rHθ =
-92.4kJ/mol
工业制备流程
20
< br>世纪初，工业上开发了氰化法和合成氨法生产氨，前者因能耗远大于后者而被淘汰。世
界上的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<
/p>
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（见合成气）
，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（见合成氨原料气）
，
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，氮作为氨合成原料外，液态氨还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
4
、煤（焦炭）制氨：焦炭是早期合成氨
生产的原料，现除中国、联邦德国外
,
其他国家已很
少采用。
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（见图）
，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。如用
水将氨吸收，所得产品为氨水。商品氨水浓度为
15%
～
30%
（质量）
。如用冷凝法
分离氨，所得产品为液氨，含氮
82.3%
。氨水和液
氨均可直接用作肥料。
实验制备
氨气
[1]
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：
实验室制氨气的装置图
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(
或加热浓氨
水
注意点：
(1)
不能用
NH4NO3
跟
Ca(OH)2
反应制氨气
硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生
NH3
．
N2
．
N2O
、
NO
(2)
不能用<
/p>
NH4Cl
加热分解制氨气
NH4Cl
加热分解生成
HCl
< br>气体和
NH3
气体，
但冷却后可
以自由结合重新生成
NH4Cl
，
故无
法进行分离收集，所以即使分解可产生氨气，也不可以用
NH4
Cl
加热分解制取氨气。
(3)
实验室制
NH3
不能用
NaOH
、
KOH
代替
Ca(OH)2
因为
NaOH
< br>、
KOH
是强碱，具有吸湿性
(
潮解
)
易结块，不易与铵盐混合充分接
触反应。又
KOH
、
NaOH
具有强腐蚀性在加热情况下，
对玻璃仪器有腐蚀作用，
< br>所以不用
NaOH
、
KOH
代替
Ca(OH)2
制
NH3
。
(4)
用试管收集氨气要堵棉花
因为
NH3
分子微粒直径小，易与空气发生
对流，堵棉花目的是防止
NH3
与空气对流，确保
收集纯净。
(5)
干燥氨气
干燥氨气应采用碱石灰（氢氧化钠
(NaOH)
、氧化钙<
/p>
(CaO)
混合物）
。不能用浓
硫酸，
因为浓
H2SO4
（酸性）
与
NH3
反应生成
(NH4)2SO4
；
不能用氯化钙，
NH3
与
CaCl
2
反应能生成
CaCl2·
8NH3<
/p>
（八氨合氯化钙）
CaCl2+8NH3==CaCl2·
8NH3
类似的还有乙醇，也不能用氯化钙。
相关口诀
消灰铵盐热成氨，装置同氧心坦然。
碱灰干燥下排气，管口需堵一团棉。
解释
（
1<
/p>
）消灰铵盐热成氨：
“
消灰
”
指消石灰。意思是说在实验室中常用消石灰和铵盐混合加热
的方法来制取氨气。
（
2<
/p>
）装置同氧心坦然：意思是说该装置与制氧气的装置雷同。
（
3
）碱灰干燥下排气：
< br>“
碱灰
”
指碱石灰。
“
碱灰干燥
”
的意思是说
实验中干燥氨气时通常使
制得的氨气通过碱石灰干燥。
“
下排气
”
的意思是说收集氨气须用向下排空气
集气法
（因为氨
气极易溶入水，
且比空气轻）
。
（
4
）管口需堵一团棉：意思是说收集氨气的试管口需要堵
一团棉花
[2]
。
6
铵盐编辑
铵盐是氨与酸作用得到铵盐，铵盐是由铵根离子
(NH4+)
和
酸根离子组成的化合物。一般为
无色晶体，易溶于水，是强电解质。从结构来看，
NH4+
离子和
Na+
离子是等电子体。
NH4+
离子的半径比
Na+
离子的大，而且接近于
K+
离子，一般铵盐的性质也类似于钾盐，如溶解
度，一般易溶，
易
成矾。铵盐和钾盐是同晶型等，在化合物分类中常把铵盐和碱金属盐归为
一类。
1.
水解
因为氨是弱碱，铵盐是弱碱强酸盐或弱碱弱酸盐，前者水解后溶液显酸性：
NH4++H2O== NH3·
H2O+H+
2.
受热分解
所有的铵盐加热后都能分解，
其分解产物与对应的酸以及加热的温度有关。
分解产物一般为
氨和相应的酸。
如果酸具有氧化性
，
则在加热条件下，氧化性酸和产物氨将进一步反应，使
NH3
氧化为
N2
或其氧化物：
碳酸氢铵最易分解，分解温度为
30
℃：
氯化铵受热分解成氨气和氯化氢。
这两种气体在冷处相遇又可化合成氯化铵。
这不是氯化铵
< br>的升华，而是它在不同条件下的两种化学反应：
硝酸铵
受热分解的产物随温度的不同而不同。加热温度较低时，分解生成硝酸和氨气：
温度再高时，产物又有不同；在更高的温度或撞击时还会因分解产物都呈气体而爆炸。
硫酸铵要在较高的温度才分解成
NH3
和相应的硫酸。强热时，还伴随有氨被硫酸氧化的副
反应，所以产物就
比较复杂。
3.
跟碱反应放出氨气
实验室里就是利用此反应来制取氨，
同时也利用这个性质来检验铵离子的存在
。
铵盐在工农
业生产上有重要用途，大量的铵盐用作氮肥，如<
/p>
NH4HCO3
．
(NH4)2SO4<
/p>
．
NH4NO3
等。
NH4NO3
还是某些炸药的成分，
NH4Cl
用于制备干电池和染料工业，它也用于金属的焊接
上，以除去金属表面的氧
化物薄层。
7
固氮编辑
人工固氮
工业上通常用
H2
和
N2
在催化剂、高温
、高压下合成氨
最近，两位希腊化学家，位于
Thessaloniki
的阿里斯多德大学的
Geo
rge
Marnellos
和
Mic
haelStoukides
发明了一种合成氨的新方法
(Sc
ience
，
2Oct
．
1998
，
P98)
。在常
压下，令氢
与用氦稀释的氮分别通入一加热到
570
℃的以锶
-
铈
-
钇
-
钙钛矿多孔陶瓷
(
SCY)
为固体电解质
的电解池中，
用
覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶薄膜的催化，
转化为氨，
转化率达
到
78%
；对比：几近一个
世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为
10
至
< br>15%
！他们用在线气
相色谱检测进出电解池的气体，<
/p>
用
HCl
吸收氨引起的
< br>pH
变化估算氨的产率，
证实提高氮的
< br>分压对提高转化率无效；
升高电流和温度虽提高质子在
S
CY
中的传递速度却因
SCY
导电率<
/p>
受温度限制，升温反而加速氨的分解。
天然固氮
①大气固氮
闪电能使空气里的氮气转
化为一氧化氮，一次闪电能生成
80
～
1500kg
的一氧化氮。这也是
一种自然固氮。自然固氮远远
满足不了农业生产的需求。
②生物固氮
豆科植物中寄生有根瘤菌
，
它含有氮酶，
能使空气里的氮气转化为氨，
< br>再进一步转化为氮的
化合物。固氮酶的作用可以简述如下：
除豆科植物的根瘤菌外，
还有牧草和其他禾科作物根部的固
氮螺旋杆菌、
一些原核低等植物
——
固
氮蓝藻、
自生固氮菌体内都含有固氮酶，
这些酶有固氮作用。<
/p>
这一类属自然固氮的生
物固氮。
8
注意事项编辑
氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，
< br>并使组织脂肪皂化，
破坏细胞膜结构。
氨的溶解度极高，
所以主要对动物或人体的上呼吸道
有刺激和腐蚀作用，
常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，
从而产生刺激和炎症。
可麻痹呼吸道
纤毛和损害粘膜上皮组织，
使病原微生物
易于侵入，
减弱人体对疾病的抵抗力。
氨通常以气
体形式吸入人体，氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。
进入肺泡内的氨，少部分为二氧化碳所中和，
余下被吸收至血液，
少量的氨可随汗液、
尿液
或呼吸排出体外。
氨气泄露
短期内吸入大量氨气后可出
现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，
可伴有头晕、
头痛、
恶心、
呕吐、
乏力
等现象，
严重者可发生肺水肿、
成人呼吸窘迫综合症，
同时可能发生呼吸道刺激症状。
若吸入的氨气过多，
导致血液中氨浓度过高，
就会通过三叉
神经末梢的反射作用
而引起心脏的停搏和呼吸停止，危及生命。
长期接触氨气，部
分人可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状。
室内空气中
氨气主要来自建筑施工中使用的混泥土添加剂。
添加剂中含有大量氨内物质，
在
墙体中随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气释放出来。
NH3
系列常用方程式
NH4+ + H2O ═ NH3·H2O + H+
2NH4+ + SiO32-
+ H2O ═
H4SiO4↓ + 2NH3↑
NH4+ + AlO2-
+ H2O == Al(OH)3↓ +
NH3↑
（一水合氨虽是碱，但不能与氢氧化铝反应）
NH4+ + H2CO3- + 2OH- == CO32- + H2O + N
H3·
H2O
（向
NH4HCO3
溶液中加入足量
NaOH
溶液）
NH3 + H2O== NH3·
H2O
NH3·
H2O== NH4+ + OH-
NH3·H2O + Ag+ == AgOH↓+ NH4+ 2AgOH ==
Ag2O + H2O (AgNO3
溶液中加入少量氨水
)
2NH3·
H2O + Ag+ ==
[Ag(NH3)2]+ + H2O
(
足量氨水
)
：