哈柏法（氨）

哈柏法是工业上通过化合氮气与氢气来生产氨的方法。氨是含氮肥料的起点，所以这个过程在经济上至关重要，课程标准要你懂配平方程式、催化剂、条件与原料。

它是 4541 工业制成物质一章的固定题材。

配平方程式

氮气与氢气按固定比例化合生成氨，反应是可逆的。写上正确的化学式与状态符号：

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

一体积氮气与三体积氢气反应，比例 1:3，生成两体积氨。氮气取自液态空气的分馏，氢气取自天然气（甲烷）或其他碳氢化合物。

由于反应达到平衡，每次通过只有一部分氮气与氢气被转化，所以未反应的气体被循环利用。

所需条件

操作条件是铁催化剂、约 450–500 °C 的温度，以及约 200 个大气压的压力。铁催化剂加快反应，使平衡更快达到，而本身不被消耗。

中等温度是一种折衷：更低的温度会在平衡时给出更多氨，但太慢；而高压有利于气体分子数较少的一方，也就是氨这一方，从而提高产率。

生成什么以及用途

生成的氨是一种无色、气味尖锐而刺鼻的气体；它被冷却液化，以便与未反应的氮气和氢气分离，而后者被送回反应器。大部分氨用于制造含氮肥料。

用酸中和氨会生成用作肥料的铵盐：

NH₃(aq) + HNO₃(aq) → NH₄NO₃(aq)

2NH₃(aq) + H₂SO₄(aq) → (NH₄)₂SO₄(aq)

氨也用于制造硝酸和各种清洁剂。

它在 SPM 考试中的考法

在 4541/1 里，你指认催化剂、气体比例，或正确的方程式。在 4541/2 里，标准题目要你写出带状态符号的配平方程式、命名铁催化剂、说出温度与压力，并给出氮气与氢气的来源。

你常被要求解释为什么采用所选的条件，并说出氨的用途，尤其是硝酸铵、硫酸铵与尿素这类肥料。

我们怎么教

我们的老师确保你把 1:3 的比例记对，把催化剂命名为铁（不是属于接触法的五氧化二钒），并记住反应是可逆的。学生最常丢分是把两个工业过程搞混、漏掉状态符号，或忘了原料气从哪里来。

把这两个过程并排来学，各有自己的催化剂与产物，就能让它们在记忆里清楚分开。

快速小结

哈柏法制氨：在铁催化剂上，于约 450–500 °C 与约 200 个大气压下，把氮气与氢气按 1:3 化合，是一个可逆反应。掌握带状态符号的方程式、催化剂与条件、气体来源，以及氨作为肥料的用途，这个可靠的工业课题就完全覆盖了。