Уравнение нейтрализации аммиака азотной кислотой (7 видео)

Реакция нейтрализации раствора азотной кислоты аммиаком – это экзотермическая реакция. Термохимическое уравнение этой реакции NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 148 кДж

Содержание

Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком
Аммиак: получение и свойства
Аммиак
Строение молекулы и физические свойства
Способы получения аммиака
Химические свойства аммиака
📺 Видео

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

Ваш ответ

Видео:Химия 9 класс (Урок№15 - Азотная кислота. Строение молекулы.Соли азотной кислоты.Азотные удобрения.)Скачать

решение вопроса

Видео:Химия 9 класс (Урок№14 - Азот: свойства и применение. Аммиак. Физические и химические свойства.)Скачать

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой реакцией:

Образование аммиачной селитры протекает обратимо и сопровождается выделением тепла. Количество тепла, выделяющегося при реакции нейтрализации, зависит от концентрации применяемой азотной кислоты и ее температуры, а также от температуры газообразного аммиака. Чем выше концентрация азотной кислоты, тем больше выделяется тепла. При этом происходит испарение воды, что позволяет получать более концентрированные растворы аммиачной селитры. Для получения растворов аммиачной селитры применяют 42-58% азотную кислоту.

На рис.4.1 показан тепловой эффект реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком. Из приведенных данных видно, что

при использовании для нейтрализации аммиака 45% азотной кислоты выделяется значительное количества тепла-свыше 353 ккал/кг NH₄NO₃.

теплота образования NH₄NO₃ с учетом разбавления азотной кислоты;
теплота растворения аммиачной селитры

Применение азотной кислоты концентрацией выше 58% для получения растворов аммиачной селитры не целесообразно, так как в этом случае в аппаратах — нейтрализаторах развивается температура, значительно превышающая температуру кипения азотной кислоты, что может привести к ее разложению с выделением оксидов азота.

Зависимость между концентрацией применяемой азотной кислоты, выходом сокового пара и концентрацией получаемых растворов аммиачной селитры видна из табл. 4.1.

Концентрация, %		Выход сокового пара на 1 т селитры, кг	Концентрация, %		Выход сокового пара на 1 т селитры, кг
HNO₃ ‘	NH₄NO₃	Выход сокового пара на 1 т селитры, кг	HNO₃	NH₄NO₃	Выход сокового пара на 1 т селитры, кг
43	58,3	328	50	71,1	381
44	60,0	337	52	75,3	397
45	61,9	346	54	79,6	414
46	63,5	353	55	81,8	422
47	65,4	360	56	84,0	427
48	67,1	367	57	86,1	432
49	69,1	374	58	88,3	437

При получении растворов аммиачной селитры максимально возможной концентрации требуется относительно небольшие теплообменные поверхности выпарных аппаратов, и на дальнейшее упаривание растворов расходуется малое количество свежего пара. В связи с этим вместе с исходным сырьем стремятся подводить в нейтрализатор дополнительное количества тепла, для чего подогревают соковым паром аммиак до 70 0 С и азотную кислоту до 60 0 С (при более высокой температуре азотной кислоты происходит значительное ее разложение, и трубы подогревателя подвергаются сильной коррозии).

Потери аммиака и азотной кислоты с соковым паром сильно зависят от интенсивности циркуляции растворов селитры в нейтрализаторах. Нейтрализацию в большинстве случаев проводят под абсолютным давлением 1,2 ат. Такое давление позволяет использовать соковые пары в качестве греющего пара для производственных нужд.

Растворы аммиачной селитры получают в слабокислой среде. Практика показывает, что при нейтрализации в слабокислой среде потери аммиака, азотной кислоты и селитры с соковым паром меньше, чем в слабощелочной среде. Объясняется это тем, что при избытке азотной кислоты давление паров азотной кислоты над растворами селитры меньше давления паров аммиака.

Применяемая в производстве аммиачной селитры азотная кислота должна содержать не более 0,20 % растворенных оксидов азота.

В соковом паре содержатся примеси аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры. Количество этих примесей сильно зависит от стабильности давлений, при которых должны подаваться в нейтрализатор аммиак и азотная кислота. Для поддержания заданного давления азотную кислоту подают из напорного бака, снабженного переливной трубой, а газообразный аммиак – с помощью регулятора давления.

Получаемые в нейтрализаторах растворы аммиачной селитры накапливаются в промежуточных емкостях с мешалками, донейтрализуются аммиаком или азотной кислотой, после чего направляются на упаривание.

Видео:Азотная кислота. Физические и химические свойства. 9 класс.Скачать

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na₂NH, Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O