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 нитраты  2NaNO2 + О2

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

2NaNO2 нитраты  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) нитраты   NaNO2(расплав).

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

2Pb(NO2)2 нитраты  2PbO↓ + 4NO↑ + O2↑.

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

NH4NO2 нитраты  N2↑ + 2H2O

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

2NaNO3 нитраты  2NaNO2O2↑. 

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

2Pb(NO3)2 нитраты 2PbO↓ + 4NO2↑ + O2↑.

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

2AgNOнитраты  2Ag↓ + 2NO2↑ +  O2↑.

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

NH4NO3 нитраты  N2O↑ + 2H2O;

2NH4NO3 нитраты  2N2↑ +O2 + 4H2O.