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.