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硫酸銨
無色結(jié)晶或白色顆粒的化合物
W. Oelen
硫酸銨（英文：Ammonium Sulfate），又稱硫銨，分子式為(NH4)2SO4，一種無機(jī)化合物，是最早生產(chǎn)和使用的一種氮肥。通常把它當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)氮肥，其含氮量在20~ 21 %之間，含硫23.4 %。純品硫酸銨為無色結(jié)晶或白色顆粒，含有雜質(zhì)的顏色為微黃或灰色，其吸濕性小，不易結(jié)塊，易保存，易溶于水。硫酸銨為生理酸性速效氮肥，一般比較適用于小麥、玉米、水稻、棉花、甘薯、麻類、果樹、蔬菜等作物。對于土壤而言，硫酸銨最適于中性土壤和堿性土壤，而不適于酸性土壤。此外，硫酸銨可用于發(fā)酵工藝，作為發(fā)酵用營養(yǎng)物質(zhì)。
基本信息
中文名
硫酸銨
英文名
Ammonium Sulfate
別名
硫銨
拼音
liú suān ǎn
CAS編號
7783-20-2
性質(zhì)
化學(xué)式
(NH4)2SO4
摩爾質(zhì)量
132.14g·mol
外觀
無色結(jié)晶或白色顆粒
氣味
無味
密度
1.77g/cm
熔點(diǎn)
280 °C（分解）
沸點(diǎn)
107.1 ℃
溶解性
易溶于水，不溶于乙醇
pH
5.5（0.1 M 水溶液）
蒸氣壓
25 °C 時為 2.573 kPa
危險性
NFPA 704
NFPA 健康評級：0 - 在緊急情況下不會產(chǎn)生超出普通可燃材料危險的材料。 NFPA 防火等級：0 - 在典型火災(zāi)條件下不會燃燒的材料。 NFPA：0 - 材料本身通常是穩(wěn)定的。
自燃溫度
不易燃
生產(chǎn)歷史
十八世紀(jì)末，首次生成硫酸銨主要是在將煤氣洗滌液加工氨的煤氣工廠里。之后開始通過用焦炭生產(chǎn)所捕集的氨來制取硫酸銨。 1889年，俄國建成了第一批帶有回收副產(chǎn)品裝置的煉焦?fàn)t。隨著冶煉業(yè)的廣泛發(fā)展，使帶產(chǎn)品回收的煉焦?fàn)t數(shù)量為之激增，并且在1913年解決了由元素合成氨的問題的基礎(chǔ)上， 以合成氨制硫酸銨的生產(chǎn)得到了廣泛的發(fā)展。硫酸銨是中國最早使用的一種氮肥，肥效穩(wěn)定。由于生產(chǎn)這種肥料要耗費(fèi)大量的硫，因此巳日漸波尿素所代替。市售的硫酸銨多是副產(chǎn)品。
中國使用硫酸銨作為化肥的主要過程為：1901年，首先由日本輸入化肥，品種是硫酸銨也稱肥田粉，當(dāng)時是免費(fèi)分給臺灣省的蔗農(nóng)使用。1933年日本在大連開辦了滿洲化學(xué)工業(yè)株式會社（后改為大連化學(xué)廠）和鞍山、撫順的兩個煉焦副產(chǎn)硫酸銨車間，生產(chǎn)硫酸銨。其作為肥料使用量為1700萬噸，其中大約有300萬噸的硫酸銨被直接在農(nóng)業(yè)中使用，其余則用于復(fù)合肥料的生產(chǎn)，如硝酸硫酸銨等。1934年中國建立永利寧化學(xué)公司硫酸銨廠，后改為南京化學(xué)工業(yè)公司氮肥廠。1949年前，全國累計(jì)生產(chǎn)氮肥僅60萬噸（以純氮計(jì)），主要被用在沿海各省。1949年以后，在擴(kuò)建大連化學(xué)廠和永利寧等老廠的同時，開始由前蘇聯(lián)美國、荷蘭、日本、法國引入成套設(shè)備，建成幾十個大、中型氮肥廠和一千多個小型氮肥廠，形成遍布全國的大、中、小型企業(yè)相結(jié)和的工業(yè)形式。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
無色結(jié)晶，斜方晶系或白色顆粒，無氣味，在水中的溶解度為70.6g/100 g，100 ℃時為103.8 g/100 g。不溶于乙醇和丙酮，0.1 mol/L水溶液的pH為5.5，相對密度1.77g/cm，折光率1.521。硫酸銨在乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、吡啶等水溶液中的溶解會形成兩相，一種是水溶液，另一種是有機(jī)溶劑。外觀很像砂糖，在生產(chǎn)中由于有雜質(zhì)混入，有時顏色呈灰、黃或淡紅色。純硫酸銨含氮21.21 ％，工業(yè)硫酸銨含氮20.5—21 ％。
化學(xué)性質(zhì)
盡管硫酸銨在常溫條件下性質(zhì)穩(wěn)定，但與堿性物質(zhì)相混時會分解釋放出氨，引起氮素?fù)]發(fā)損失。
硫酸銨與堿反應(yīng)的方程式為：
此外，硫酸銨與氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀。也可以使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。
工業(yè)生產(chǎn)方法
用氨氣中和稀疏酸生產(chǎn)硫酸銨
化學(xué)反應(yīng)式為：
該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，在瞬間即可完成。利用反應(yīng)放出的熱量將生成的硫酸銨溶液加熱至100—110 ℃，在此溫度下，部分水分可以從溶液中被蒸發(fā)出去，而硫酸銨則可從溶液中結(jié)晶出來。硫酸銨晶體從溶液中分離出來經(jīng)干燥形成。
此外也可通過直接法，間接法和半直接法來生產(chǎn)硫酸銨。其中直接法的原理是用硫酸直接吸收煤氣中的氨，在一定的溫度下在飽和器中制得的硫酸銨結(jié)晶和母液的處理方法；間接法是用氨水與硫酸直接進(jìn)行中和反應(yīng)，生成硫酸銨溶液，再將溶液進(jìn)行蒸濃、冷卻、結(jié)晶出硫酸銨；半直接法原理是先把焦?fàn)t氣冷卻冷凝析出焦油和水，分離出焦油，剩下的水中含有一部分氨，稱為粗氨水，通過直接蒸汽將粗氨水加熱到100℃， 溶解的氨就變成氣態(tài)氨逸出。由于在蒸餾塔中還要加一部分石灰乳，所以粗氨水中的銨鹽也要發(fā)生分解反應(yīng)而放出氣態(tài)氨，將逸出的所有氣態(tài)氨合并到被冷卻已除去焦油和水分的焦?fàn)t氣中，以便一塊進(jìn)入到飽和器中與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨。其反應(yīng)式為：
用石膏生產(chǎn)硫酸銨
- 氣體法：原理是將石膏粉末與水混合在一起，裝入帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)，再向其中通入氣氨和氣體二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)式為：
生成的硫酸銨溶解在溶液中，生成的碳酸鈣為固體沉淀物，經(jīng)真空過濾后，分離出碳酸鈣，濾液即為硫酸銨溶液。將此溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，再冷卻就析出硫酸銨結(jié)晶，在離心機(jī)上分離出晶體，再經(jīng)干燥即為成品，最后濾液返回反應(yīng)器中與石膏混合循環(huán)使用。
- 液體法：其主要過程為將石膏粉的一半量同溫度為50—55 ℃，濃度為25—33 ％的碳酸銨溶液加入到混合器中相混合，然后將混合物料送入反應(yīng)器中。料漿再從反應(yīng)器經(jīng)貯槽回到混合器，并往混合器中加入另一半及過量的石膏粉，然后再把混合物送入反應(yīng)器中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：
石膏粉采用兩次加入方法的目的是為了生成大顆粒的碳酸鈣結(jié)晶，以便容易過濾和洗滌。
應(yīng)用領(lǐng)域
肥料
硫酸銨是一種優(yōu)良的氮肥（俗稱肥田粉），幾乎所有生產(chǎn)的硫酸銨都用作肥料，適用于一般土壤和作物，能使枝葉生長旺盛，提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量，增強(qiáng)作物對災(zāi)害的抵抗能力，可作基肥、追肥和種肥，但是長期使用可能導(dǎo)致土壤板結(jié)。
工業(yè)
能與食鹽進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制造氯化銨，與硫酸鋁作用生成銨明礬，與硼酸等一起制造耐火材料。加入電鍍液中能增加導(dǎo)電性。在工業(yè)中可用于生產(chǎn)過硫酸鹽、阻燃劑和滅火粉末和鞣制。在水處理中，在水中加氯前加入一定的硫酸銨，可用于消毒。
食品
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室
在實(shí)驗(yàn)室中，硫酸銨沉淀法常用于分離蛋白，天然橡膠膠乳中揮發(fā)性脂肪酸值的測定。此外，硫酸銨還用于化學(xué)試劑和蓄電池的生產(chǎn)。在分析試劑中用作沉淀劑和掩蔽劑。在電化學(xué)分析中用作分析中的支持電解質(zhì)以及用于微生物培養(yǎng)基及銨鹽制備，
其他
硫酸銨還可用于在照相、紡織和玻璃等行業(yè)。
鑒別與測定
鑒別
- 利用硫酸銨溶于水后與氯化鋇溶液反應(yīng)生成白色沉淀（BaSO4)來進(jìn)行鑒別。
硫酸銨的測定
硫酸銨中氮含量的檢測
蒸餾后滴定法
硫酸銨在堿性溶液中蒸餾出的銨，用過量的硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液吸收，在指示劑存在的情況下，以氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液回滴過量的硫酸。根據(jù)滴定時消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的量計(jì)算出氮的含量。反應(yīng)式如下：
甲醛法
安全事宜
GHS 危險說明
H302 (41.51 %)：吞咽有害
H315 (95.18 %)：引起皮膚刺激
H319 (95.18 %)：造成嚴(yán)重眼刺激
H335 (100 %)：可能引起呼吸道刺激
H411 (10.09 %)：對水生生物有毒并具有長期持續(xù)影響
禁止用于炸藥
硫酸銨在 169 °C 熔化并在熔化后立即開始分解，會分解成氨和硝酸，并且酸性添加劑會破壞硫酸銨的穩(wěn)定性，具有爆炸性，研究報道硫酸銨涉及很多大型事故和恐怖爆炸事件。在 20 世紀(jì) 70 年代初的運(yùn)動高峰期，英國政府頒布了禁止在北愛爾蘭銷售純硫酸銨的禁令。
毒性
人體接觸和毒性：在人體中，硫酸銨會對肺部，產(chǎn)生輕微的影響，主要癥狀為呼氣流量降低、肺流動阻力和動態(tài)肺順應(yīng)性降低。硫酸銨具有相對較低的急性毒性（大鼠口服LD50：2000 - 4250 mg/kg bw；LD50 皮膚：大鼠/小鼠 > 2000 mg/kg bw；吸入8 小時 LC50：大鼠 > 1000 mg /cm）。口服暴露后，接近或超過 LD50 值的劑量給藥后立即出現(xiàn)蹣跚、虛脫、冷漠、呼吸困難和不規(guī)則。
健康危害
如果大量攝入可能會導(dǎo)致利尿（排尿增加），接觸硫酸銨可能對皮膚和眼睛造成輕微的刺激。
個人預(yù)防措施：使用個人防護(hù)設(shè)備，避免粉塵形成。避免吸入蒸氣、煙霧或氣體。確保充分通風(fēng)以及避免吸入灰塵。
消防
硫酸銨本身不燃燒，硫酸銨在水溶液中呈酸性，當(dāng)向熔融的亞硝酸鉀中加入少量硫酸銨時，會發(fā)生劇烈的反應(yīng)并伴有火焰。硫酸銨與硝酸鉀、亞硝酸鉀、氯酸鉀等氧化劑混合可能爆炸。可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r和周圍環(huán)境采取不同的滅火措施，必要時佩戴自給式呼吸器救火。
儲存
在貯存時應(yīng)注意地面要平整，庫房陰涼、通風(fēng)干燥，不可受潮，控制相對濕度在80 ％以下。嚴(yán)禁與石灰、水泥、草木灰等堿性物質(zhì)同庫存放。儲存期限 6—12個月為宜。
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