4.4.22+23 Darstellung von Ammoniak und Nachweis als Ammoniumchlorid

1.		2.
	Versuchsaufbau		Rauch aus Ammoniumchlorid

1. Ammoniak-Darstellung:

In einem 250ml Zweihalskolben werden Natriumhydroxid-Perlen vorgelegt. Aus einem Tropftrichter mit Druckausgleich wird eine gesättigte Ammoniumchlorid-Lösung vorsichtig zugetropft. Es bildet sich Ammoniak nach

NH₄Cl + NaOH > NH₃ + NaCl + H₂O

2. Nachweis als Ammoniumchlorid:

Das entstehendene Ammoniak-Gas wird in ein Becherglas geleitet, das mit etwas Salzsäure gefüllt ist. Es bilden sich weiße Nebel von Ammoniumchlorid (Salmiak) nach

NH₃ + HCl > NH₄Cl

Der vorliegende Versuchsaufbau stellt ein gebräuchliches Verfahren zur Ammoniak-Darstellung im Labor dar. Großtechnisch wird Ammoniak jedoch nach dem Haber-Bosch-Verfahren aus den Elementen hergestellt:

3 H₂ + N₂ > 2 NH₃

Bei dieser exothermen (Reaktionsenthalpie - 92.28 kJ/mol) und unter Volumenverminderung verlaufenden Reaktion verschiebt sich das Gleichgewicht mit fallender Temperatur und steigendem Druck auf die rechte Seite, d.h. optimaler NH₃-Umsatz wird theoretisch bei niedriger Temperatur und hohen Drucken realisiert. Bei Raumtemperatur ist die Geschwindigkeit der Umsetzung jedoch unmeßbar klein. Gebräuchliche Katalysatoren haben erst oberhalb von 400°C einen Effekt. Bei dieser Temperatur und Atmosphärendruck liegt die Ausbeute an Ammoniak jedoch nur im Bereich von 1 %, was wirtschaftlich nicht tragbar ist. Aus diesem Grund arbeitet man zusätzlich bei erhöhtem Druck, etwa 150-250 ^. 10⁵ Pa. Auf diese Weise erhält man Ausbeuten im Bereich von 15 %.

Aufgabe 4.4.22.1:
Lösung Berechnen Sie mit dem Satz von Hess die Bildungsenthalpie für die Bildung von Ammoniumchlorid gemäß
aus den angegebenen Reaktionsenthalpien:

Aufgabe 4.4.22.2:
Lösung Bei Einsatz einer stöchiometrischen Mischung von N₂ ung H₂ finden sich im Gleichgewicht bei 200 bar und 470 °C 20 Vol-% Ammoniak. Berechnen Sie daraus den Zahlenwert der Gleichgewichtskonstanten unter diesen Bedingungen.

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