Основные способов получения азотной кислоты

Задача 904. 

Указать химические реакции, в результате которых из природных веществ получают в настоящее время азотную кислоту.

Решение:

а) Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Аммиак получают фиксацией атмосферного азота водородом. Реакция между азотом и водородом протекает при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

Затем аммиак окисляют кислородом воздуха при нагревании и в присутствии катализатора:

4NH₃ + 5O₂ ↔ NO + 6H₂O

Образовавшийся NO легко переходит в NO₂:

2NO + O₂ ↔ 2NO₂

Оксид NO₂ с водой даёт азотную кислоту:

4NO₂ + О₂ + 2Н₂О = 4НNO₃.

б) Существует способ получения азотной кислоты из селитры:

2NaNO₃(тв) + H₂SO₄(конц.) = Na₂SO₄ + 2HNO₃.

в) Существуют заводы, которые используют для получения азотной кислоты аммиак, как побочный продукт коксования каменного угля (газовая вода) и при карбидном получении аммиака:

CaC₂ + N₂ = CaCN₂ + C;

CaCN₂ +3H₂ = CaCO₃ + 2NH₃↑

Задача 905. 
Почему при получении азотной кислоты из селитры необходимо брать концентрированную серную кислоту, а селитру — в виде твердого вещества? Почему реакционную смесь нельзя сильно нагревать?
Решение:
При получении азотной кислоты из селитры протекает реакция:

2NaNO₃(тв) + H₂SO₄(конц.) = Na₂SO₄ + 2HNO₃.

Из уравнения реакции следует, что образуется азотная кислота и сульфат натрия, которые в водном растворе будут полностью диссоциированы на ионы:

Na₂SO₄ ↔ 2Na⁺  + SO₂^–;

HNO₃ ↔ H⁺ + NO₃^–.

В водном растворе связывание ионов Н⁺ и NO₃^–, Na⁺  и SO₂^— не происходит, т. е. реакция обмена в водном растворе практически не происходит. Поэтому для получения азотной кислоты из селитры необходимо процесс проводить в неводном растворе или проводить процесс с твёрдой селитрой и безводной (концентрированной) серной кислотой.

Реакционную смесь нельзя сильно нагревать, потому что при нагревании селитра разлагается с образованием нитрита натрия и кислорода:

2NaNO₃   2NaNO₂ + О₂↑

Образуемый при этом нитрит натриz разлагается на Na₂O,  NO и NO₂:

2NaNO₂   Na₂O + NO + NO₂.

Нитраты. Нитриты

Задача 906. 
Какова термическая устойчивость нитратов и нитритов? Что происходит при нагревании следующих солей: NaNO₂, Рb(NO₂)₂, NH₄NO₂, NaNO₃, Рb(NO₃)₂, АgNO₃, NH₄NO₃? Написать уравнения протекающих реакций.
Решение:
 Соли азотистой кислоты – нитриты и соли азотной кислоты – нитраты термически неустойчивые соединения. Поэтому при нагревании они разлагаются:

а) При нагревании нитрита натрия происходит его расплавление:

NaNO₂(тв)    NaNO₂(расплав).

б) При нагревании нитрита свинца образуются оксид свинца, оксид азота (I) и кислород:

2Pb(NO₂)₂   2PbO↓ + 4NO↑ + O₂↑.

в) При нагревании нитрита аммония образуется молекулярный азот и пары воды:

NH₄NO₂   N₂↑ + 2H₂O

г) При нагревании нитрата натрия образуются нитрит натрия и кислород:

2NaNO₃   2NaNO₂ + O₂↑. 

д) При нагревании нитрата свинца (II) образуются оксид свинца (II), кислород и диоксид азота: 

2Pb(NO₃)₂  2PbO↓ + 4NO₂↑ + O₂↑.

е) При нагревании нитрата серебра образуются серебро, кислород и диоксид азота:

2AgNO₃   2Ag↓ + 2NO₂↑ +  O₂↑.

ж) При нагревании нитрата аммония образуются оксид азота (I), и вода:

NH₄NO₃   N₂O↑ + 2H₂O;

2NH₄NO₃   2N₂↑ +O₂↑ + 4H₂O.