現代農業發展所需的氮肥，主要是通過化學工業合成的。在生產過程中，主要有以下幾個步驟：

1. 獲得供料——氮和氫
2. 「哈柏法」合成氨
3. 將氨轉化為氮肥
4. 進一步合成 \(\text{NPK}\) 化合肥料

請同學們通過右側的互動，了解氮肥生產過程的詳細內容。

哈柏法合成氨是生產氮肥的重要環節。為了獲得更好的生產效益，就必須了解反應的基本性質，從而選擇合適的反應條件。

參照下面的化學反應式：

\[{{\text{N}}_{2}}\left( \text{g} \right)\ +\ 3{{\text{H}}_{2}}\left( \text{g} \right)\ \rightleftharpoons \ 2\text{N}{{\text{H}}_{3}}\left( \text{g} \right)\ \ \ \ \ \ \Delta {{H}_{\text{r}}}=-92\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]

可以看出：這是一個分子數減少的放熱反應過程。由於該過程是可逆的，所以在選擇反應條件時，必須同時兼顧反應速率和轉化率。生產商經過綜合考量，選擇了如右表中所示的反應條件。

條件	生產條件	原因
溫度	\(\left( 400-450 \right){{\ }^{\text{o}}}\text{C}\)	反應不會太慢，且反應物的轉化率在合理範圍。
壓強	\(200\) 個大氣壓強	高壓有利於正向反應，但會增加工廠的設備和運營的成本。
催化劑	鐵	縮短反應所需的時間，提高生產效益。
原料	反應物循環	未反應的氮和氫循環進入反應器，提高反應物的轉化率。
能源	熱交換	高溫生成物與低溫反應物進行熱交換，節約能源。