Как из no2 получить hno3 уравнение

Видео:Как получить гидроксиды металла в 2 стадии?Скачать

Оксид азота IV: получение и химические свойства

Оксид азота (IV) — бурый газ. Очень ядовит! Для NO₂ характерна высокая химическая активность.

Видео:Составление ур-й окислительно-восст. реакций методом ионно-электронного баланса. 1ч. 10 класс.Скачать

Способы получения

1. Оксид азота (IV) образуется при окислении оксида азота (II) кислородом или озоном:

2. Оксид азота (IV) образуется при действии концентрированной азотной кислоты на неактивные металлы.

Например , при действии концентрированной азотной кислоты на медь:

3. Оксид азота (IV) образуется также при разложении нитратов металлов, которые в ряду электрохимической активности расположены правее магния (включая магний) и при разложении нитрата лития.

Например , при разложении нитрата серебра:

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Химические свойства

1. Оксид азота (IV) реагирует с водой с образованием двух кислот — азотной и азотистой:

Если растворение NO₂ в воде проводить в избытке кислорода , то образуется только азотная кислота:

Поскольку азотистая кислота неустойчива, то при растворении NO₂ в теплой воде образуются HNO₃ и NO:

При нагревании выделяется кислород:

2. При растворении оксида азота (IV) в щелочах образуются нитраты и нитриты:

В присутствии кислорода образуются только нитраты:

3. Оксид азота (IV) – сильный окислитель. В атмосфере оксида азота (IV) горят фосфор , уголь , сера , оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

4. Оксид азота (IV) димеризуется :

Видео:РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Оксиды азота. Азотная кислота

Оксиды азота

Известны несколько оксидов азота.

Несолеобразующие оксиды: N₂O, NO

Все оксиды азота, кроме N₂O, ядовитые вещества.

Оксид азота (I) N₂O – это бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворимый в воде, но не взаимодействует с ней. При достаточно высокой температуре разлагается по уравнению:

В смеси с кислородом N₂O используется в медицине для наркоза («веселящий» газ).

Наиболее важными являются оксиды азота (II) и (IV).

Оксид азота (II) NO – бесцветный газ, не имеет запаха. В воде малорастворим, относится, как и N₂O, к несолеобразующим оксидам. Оксид азота (II) NO образуется из азота и кислорода при сильных электрических разрядах (например, во время грозы в воздухе) или при высокой температуре:

В лаборатории оксид азота (II) получают, например, при взаимодействии меди и разбавленной азотной кислоты:

Оксид азота (II) в промышленности получают каталитическим окислением аммиака и используют для получения азотной кислоты:

Оксид азота (II) на воздухе легко окисляется до оксида азота (IV):

Оксид азота (IV)

Оксид азота (IV) NO₂ – ядовитый газ бурого цвета, имеет характерный запах. Хорошо растворяется в воде. Оксид азота (IV) является смешанным оксидом, которому соответствуют две кислоты: азотистая HNO₂ и азотная HNO₃. Поэтому взаимодействие с водой происходит по уравнению:

При взаимодействии NO₂ с водой в присутствии кислорода (на воздухе) образуется только азотная кислота:

При растворении NO₂ в щелочи, например NaOH, образуются две соли (нитрат и нитрит) и вода:

В избытке кислорода образуется только нитрат натрия:

Ниже 22 0 С молекулы оксида азота (IV) NO₂ легко соединяются попарно и образуют бесцветную жидкость состава N₂O₄, которая при охлаждении до – 10,2 0 С превращается в бесцветные кристаллы.

В лаборатории NO₂ можно получить при взаимодействии, например, меди с концентрированной азотной кислотой:

В промышленности NO₂ получают путем окисления NO кислородом и далее используют для получения азотной кислоты.

Оксид азота (III) N₂O₃ – это темно-синяя жидкость, является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой образуется азотистая кислота:

Оксид азота (III)

Оксид азота (V) N₂O₅ – бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде с образованием азотной кислоты:

Азотная кислота

Физические свойства

Азотная кислота HNO₃ – бесцветная жидкость, имеет резкий запах, легко испаряется, кипит при температуре 83 0 С. При попадании на кожу азотная кислота может вызвать сильные ожоги (на коже образуется характерное желтое пятно, его сразу же следует промыть большим количеством воды, а затем нейтрализовать содой). С водой азотная кислота смешивается в любых соотношениях.

Обычно применяемая в лаборатории концентрированная азотная кислота содержит 63% HNO₃. При хранении довольно легко, особенно на свету разлагается по уравнению:

Выделяющийся газ NO₂ окрашивает азотную кислоту в бурый цвет.

Химические свойства

Кислотно – основные свойства

Азотная кислота – одна из наиболее сильных кислот. В водных растворах она полностью диссоциирована на ионы:

Как и все кислоты, она реагирует:

в) с солями более слабых кислот:

Окислительно – восстановительные свойства

Азотная кислота является одним из сильнейших окислителей. Ее окислительно-восстановительные свойства обусловлены присутствием в молекуле HNO₃ атома азота в высшей степени окисления N +5 в составе кислотного остатка NO₃ — . Окислительные свойства кислотного остатка NO₃ — значительно сильнее, чем ионов водорода Н + , поэтому азотная кислота взаимодействует практически со всеми металлами, кроме золота и платины, находящимися в конце ряда напряжений. Так как окислителем в HNO₃ являются ионы NO₃ — , а не ионы Н + , то при взаимодействии HNO₃ с металлами практически никогда не выделяется водород. Нитрат-ионы NO₃ — при взаимодействии HNO₃ с металлами восстанавливаются тем полнее, чем более разбавлена кислота и чем более активен металл. На следующей схеме показано, какие продукты могут образоваться при восстановлении HNO₃:

Общая схема взаимодействия азотной кислоты с металлами

Концентрированная HNO₃ при взаимодействии с наиболее активными металлами (до Al в ряду напряжений) восстанавливается до N₂O. Например:

Концентрированная HNO₃ при взаимодействии с менее активными металлами (Ni, Cu, Ag, Hg) восстанавливается до NO₂. Например:

Аналогично концентрированная азотная кислота реагирует с некоторыми неметаллами. Неметалл при этом окисляется до оксокислоты. Например:

Следует отметить, что концентрированная HNO₃ пассивирует такие металлы, как Fe, Al, Cr. Сущность пассивирования заключается в образовании на поверхности металла тонкой, но очень плотной оксидной плёнки, предохраняющей металл от дальнейшего взаимодействия с кислотой; например:

Разбавленная HNO₃ реагирует с наиболее активными металлами (до Al) с образованием аммиака или нитрата аммония NH₄NO₃:

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с менее активными металлами образуется оксид азота (II) NO:

Таким же образом разбавленная HNO3 взаимодействует с некоторыми неметаллами:

Взаимодействие азотной кислоты с медью

Получение

В лаборатории азотную кислоту получают при взаимодействии безводных нитратов с концентрированной серной кислотой:

В промышленности получение азотной кислоты идет в три стадии:

1. Окисление аммиака до оксида азота (II):

1. Окисление оксида азота (II) в оксид азота (IV):

1. Растворение оксида азота (IV) в воде и избытком кислорода:

Применение

Азотную кислоту применяют для получения азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ.

Соли азотной кислоты

Соли азотной кислоты называются нитратами. Нитраты калия, натрия, аммония и кальция называются селитрами. Селитры применяют как минеральные азотные удобрения, так как азот является одним из основных элементов питания растений.

Все соли азотной кислоты хорошо растворимы в воде.

Соли азотной кислоты, как и она сама, являются сильными окислителями.

При нагревании все нитраты разлагаются с выделением кислорода, характер других продуктов разложения зависит от положения металла в ряду напряжений:

*на изображении записи кристаллы нитрата меди (II)

Видео:Задание 31 ЕГЭ ХИМИЯ 1)Cu + HNO3(конц) ; 2)NO2 + Zn ; 3)ZnO+ H2O + NaOH ; 4)Na2[Zn(OH)4] + CO2(изб)Скачать

Получение концентрированной азотной кислоты

1. Общая характеристика методов получения концентрированной азотной кислоты.
2. Получение концентрированной азотной кислоты из разбавленных растворов.
3. Прямой синтез концентрированной азотной кислоты.

3.1. Физико-химические основы метода.

3.2. Основные стадии.

3.3. Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты прямым синтезом.

1. Перспективы развития азотнокислотного производства.

Общая характеристика методов получения концентрированной азотной кислоты

Для производства взрывчатых веществ, некоторых пластических масс, красителей и т.д. требуется концентрированная кислота (98)% кислота. Азотную кислоту такой концентрации можно получить двумя способами:

• либо концентрированием разбавленной кислоты,
• либо прямым синтезом.

Рассмотрим особенности первого метода – получение из разбавленной азотной кислоты. Отгонкой воды из разбавленной азотной кислоты можно получить лишь 68%-й раствор, поскольку именно при такой концентрации образуется азеотропная смесь, то есть получить раствор концентрации выше 68% этим методом невозможно. Поэтому концентрирование проводят не выпариванием растворителя, а с применением водоотнимающих средств (ВОС). В качестве водоотнимающих средств используются следующие вещества:

• концентрированная (92 – 94) %–я серная кислота,
• нитрат магния.

Рассмотрим особенности второго метода – прямого синтеза. Сущность прямого синтеза заключается в том, что процесс протекает по уравнению реакции:

В действительности поглощение димера диоксида азота осуществляется разбавленной (55%–й) азотной кислотой. Процесс осуществляется в автоклаве при t = 90ºС и Р = 5 МПа. В автоклаве получается так называемый нитроолеум HNO₃· nNO₂, содержащий до 25% NO₂. После отдувки диоксида азота получается 97 – 98 %-я HNO₃.

Следует отметить, что в прямом синтезе большие энергозатраты: высокое давление, требуется расход пара, кислорода, воды.

Экономичнее пока получение концентрированной азотной кислоты из разбавленной

Но прямой синтез в настоящее время также находит значительное применение.

Получение концентрированной азотной кислоты из разбавленных растворов

Если в качестве водоотнимающего средства используется концентрированная кислота (купоросное масло), то понижается давление водяных паров над раствором, в то время как давление паров азотной кислоты почти не изменяется. Поэтому при нагревании будет отгоняться азотная кислота. Объясняется это тем, что серная кислота образует гидраты и кипит при более высокой температуре, чем 100%-я азотная кислота.

Концентрирование азотной кислоты при помощи купоросного масла проводят в тарельчатых дистилляционных колоннах из ферросилида, тарелки колонн снабжены колпачками и переливными трубами.

Применяют также колонны с насадкой из колец. Производительность таких колонн выше, чем тарельчатых, вследствие меньшего сопротивления аппарата газовому потоку.

Смешение купоросного масла и разбавленной азотной кислоты проводится чаще всего непосредственно в колонне. В некоторых установках это делают предварительно.

Смесь нагревают острым паром.

Схема установки для концентрирования с помощью купоросного масла изображена на Рис. 12

1 – испаритель; 2 – концентрационная колонна; 3 – конденсатор-холодильник; 4 – холодильник азотной кислоты; 5 – абсорбционная колонна; 6 – вентилятор.

Недостатком метода является высокое содержание паров тумана серной кислоты, что требует тщательной и дорогостоящей очистки.

Концентрирование с помощью нитрата магния не имеет указанных недостатков. Отсюда и преимущества концентрирования раствора азотной кислоты с использованием в качестве водоотнимающего средства Mg(NO₃)₂. Получается чистая высококонцентрированная азотная кислота, производство которой без вредных выбросов в атмосферу.

Схема концентрирования при помощи нитрата магния представлены на Рис. 13

1 – отпарная колонна; 2 – кипятильник; 3 – дистилляционная колонна;
4 – холодильник-конденсатор; 5 – барометрический конденсатор; 6 – вакуум-испаритель; 7 – подогреватель раствора нитрата магния; 8 – насос.

В отличие от концентрирования купоросным маслом в донной схеме достигается замкнутая циркуляция водоотнимающего средства без вывода его из схемы на концентрирование.

Прямой синтез концентрированной азотной кислоты

3.1. Физико—химические основы метода.

В основе прямого синтеза азотной кислоты лежит взаимодействие жидкого тетраоксида N₂O₄ (ж.) с водой Н₂О и газообразным кислородом О₂ под давлением 5МПа при температуре 90ºС.

Суммарное уравнение реакции:

Необходимое условие этого процесса – предварительное получение жидкого N₂O₄ из нитрозного газа.

100%-й оксид азота (IV) NO₂ димеризуется в N₂O₄ при атмосферном давлении и температуре 21,5ºС.

Однако содержание его в нитрозном газе после конверсии аммиака составляет не более 11%. Перевести NO₂ в жидкий N₂O₄ при такой концентрации при атмосферном давлении невозможно.

Даже при Р = 1 МПа и t = – 20ºC степень превращения NO₂ в N₂O₄ не превышает 85%.

Возникает вопрос, как получить 100%-й NO₂?

Для выделения 100%-го NO₂ из нитрозного газа используют его способность растворяться в концентрированной азотной кислоте с образованием нитроолеума состава HNO₃·nNO₂.

При последующем разложении нитроолеума:

образуется концентрированная азотная кислота HNO₃ как товарный продукт и концентрированный диоксид азота NO₂, сжижаемый при охлаждении в тетраоксид азота N₂O₄(ж.).

Отметим следующие технологические особенности метода прямого синтеза концентрированной азотной кислоты.

Первое – это интенсивное охлаждение на второй и третьей стадиях процесса, для чего используются специальные рассолы, имеющие температуру (– 10ºС).

Второе – это применение автоклава, в котором при повышенном давлении с помощью кислорода происходит доокисление NO в NO₂ (или в N₂O₄).

Запишем химические уравнения, лежащие в основе получения концентрированной азотной кислоты прямым синтезом.

Получение нитрозного газа. Иначе – конверсия аммиака с целью получения NO, как в производстве неконцентрированной кислоты:

Отметим, что исходным материалом для синтеза азотной кислоты являются нитрозные газ конверсии аммиака.

Далее при охлаждении нитрозного газа образуется смесь оксидов азота. При охлаждении происходит окисление NO в NO₂:

Затем образуются и другие оксиды – N₂O₃ и N₂O₄.

Особенность этого метода заключается в том, что для доокисления NO используют азотную кислоту:

C концентрированной азотной кислотой оксид азота (IV) образует нитроолеум по реакции:

Далее при разложении нитроолеума образуются концентрированная азотная кислота и концентрированный диоксид азота:

Диоксид полимеризуется с образованием димера (тетраоксида):

Наконец, образование азотной кислоты из тетраоксида:

Таким образом, полученная концентрированная азотная кислота является готовым продуктом, а оксид азота NO снова подвергается окислению по уравнениям (3.1) и (3.2) и т. д.

Итоговое уравнение получения концентрированной азотной кислоты прямым синтезом:

2N₂O₄ + 2H₂O + О₂ = 4HNO₃; ∆Н = – 59,5 КДж

Основные стадии получения концентрированной азотной кислоты из нитрозного газа

Выделим основные стадии (или операции) получения концентрированной азотной кислоты из нитрозного газа:

1 – охлаждение нитрозных газов

2 – окисление NO в NO₂ (уравнение 3.1)

3 – доокисление NO азотной кислотой (уравнение 3.2)

4 – охлаждение нитрозных газов

5 – получение нитроолеума (уравнение 3.3)

6 – разложение нитроолеума (уравнение 3.4)

8 – получение жидкого N₂O₄ (уравнение 3.5)

9 – окисление тетраоксида кислородом (итоговое уравнение)

11 – обезвреживание отходящих газов (эта операция выполняется после получения нитроолеума).

Составьте принципиальную схему получения концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза.

Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты прямым синтезом

Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты прямым синтезом из жидких оксидов азота представлена на рисунке (Рис.14).

Рис.14. Технологическая схема производства концентрирован­ной азотной кислоты прямым синтезом:

1 – скоростной холодильник; 2 – холодильник; 3 – окислительная башня;
4 – доокислитель; 5 – рассольный холодильник; 6 – абсорбционная ко­лонна; 7 – смеситель; 8 – отбелочная колонна; 9 – автоклав; 10 – холо­дильник; 11 – холодильник-коденсатор.

Описание схемы

Нитрозный газ поступает в скоростной холодильник 1, где охлаждается до 40 ºС, при этом образуется 3 %-я азотная кислота. Затем газ поступает в холодильник 2, при этом образуется 30%-я азотная кислота. Часть кислоты направляется в смеситель 7, другая часть – на орошение окислительной башни 3. Нитрозные газы поступают в окислительную башню 3, орошаемую азотной кислотой. При этом образуется 60%-я азотная кислота, часть которой направляется в смеситель 7, а часть — на окисление нитрозных газов в аппарат 4. Нитрозные газы из окислительной башни 3 поступают в доокислитель 4, орошаемый 98%-й азотной кислотой. Азотная кислота из доокислителя 4 направляется в смеситель 7, а нитрозные газы – в рассольный холодильник 5, где охлаждаются до (-10) ºС . Затем нитрозные газы поступают в абсорбционную колонну, орошаемую 98%-й азотной кислотой, для поглощения оксида азота (IV) и для получения нитроолеума. Непоглощенные газы из верхней части колонны направляются в систему очистки выхлопных газов, а образовавшийся нитроолеум подаётся в отбелочную колонну 8 для десорбции NO₂. Отбеленная 98%-я азотная кислота охлаждается в холодильнике 10 и поступает в хранилище.

Газообразные концентрированные оксиды азота из отбелочной колонны охлаждаются и конденсируются в холодильнике-конденсаторе 11, который охлаждается рассолом до (-10)С. Затем они поступают в смеситель 7, где образуется смесь, состоящая из (68 – 80) % N₂O_{4 ,} (26 – 10,5) % HNO₃ и (6 – 9,5)% H₂O.

Эта смесь подаётся в автоклав 9, туда же под давлением 5МПа поступает кислород. Образующаяся концентрированная азотная кислота отбирается из нижней части автоклава и, соединившись с нитроолеумом из абсорбционной колонны 6, подаётся в отбелочную колонну 8.

Перспективы развития азотнокислотного производства

Развитие азотнокислотного производств возможно в следующих основных направлениях:

• создание систем высокой единичной мощности (до 4000тыс.т/год), работающих по комбинированной схеме;
• разработка высокоактивных избирательных неплатиновых катализаторов окисления аммиака;
• более полное использование энергии сжатых отходящих газов и теплоты химических реакций – создание полностью автономных энергетических схем;
• создание замкнутого оборота охлаждающей воды;
• решение проблемы очистки отходящих газов с использованием в качестве адсорбента силикагеля и цеолитов;
• более полное удаление остатков оксидов азота из отходящих газов с использованием в качестве восстановителя природного газа и аммиака.

🎬 Видео

ЭТОТ метод поможет на уроках ХИМИИ / Химия 9 классСкачать

Азотная кислота на ОГЭ по химии | ОГЭ 2023 | УмскулСкачать

ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Cu + HNO3 концентрированная - реакция ОВРСкачать

8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать

Balancing a Chemical Equation { Cu + HNO3 --- Cu(NO3)2 + NO + H2O }Скачать

Cu + HNO3 р., Na2O2 + Na, S+H2SO4, баланс коэффициенты, уравнение, медь, пероксид натрия, сераСкачать

Азотная кислота. Физические и химические свойства азотной кислоты. Подготовка к ЕГЭ по химии | ХимияСкачать

ОВР. Cu2S+HNO3 (конц.)Скачать

реакция меди с азотной кислотойСкачать

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Химические уравнения. СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ: Как составлять химические уравнения? Химия 8 классСкачать

Chemical equation HNO3=H2O+NO2+O2|Reaction Balance HNO3=H2O+NO2+O2|HNO3=NO2+H2O+O2 Balanced equationСкачать

Окислительно-восстановительные реакции в кислой среде. Упрощенный подход.Скачать

Расстановка Коэффициентов в Химических Реакциях // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать