Получение азотной кислоты.

В промышленности азотную кислоту получают из аммиака путем его каталитического окисления до оксида азота(II). Полученный оксид азота окисляют до NO₂, затем поглощают водой в присутствии кислорода под давлением:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O 2NO + O₂ = 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

Таким образом получают азотную кислоту с концентрацией 65%.

Азотная кислота – один из важнейших продуктов в химической промышленности. Около 75% производимой кислоты используется для получения минеральных удобрений. Кроме того, она расходуется на получение взрывчатых веществ, ракетного топлива и различных органических нитросоединений.

Азотные удобрения содержат азот в качестве основного питательного элемента для растений. Основные виды азотных удобрений: NaNO₃ – чилийская селитра, KNO₃ – калийная селитра, NH₄NO₃ –аммонийная селитра, NH₃ – жидкий аммиак, CO(NH₂)₂ – мочевина. Растения усваивают азот в форме нитрат-аниона, поэтому аммиак, катион аммония и мочевина должны быть предварительно окислены почвенными бактериями в анион NO₃^-. При избыточной концентрации нитратов в почве овощи быстро развиваются и созревают, но не успевают перерабатывать нитраты и накапливают их, что наносит большой вред человеку и ускоряет гниение овощей при хранении.

Вопросы для контроля

1. Какие элементы составляют главную подгруппу пятой группы? Каковы закономерности изменения свойств элементов сверху вниз?

2. Какова электронная формула элементов подгруппы азота? Какие валентности и степени окисления характерны для них в соединениях?

3. Охарактеризуйте: а) характерные валентности; б) характерные степени окисления азота. Приведите примеры соединений с различными степенями окисления азота.

4. Какой тип химической связи в молекуле азота?

5. Каковы важнейшие формулы кислотных оксидов элементов подгруппы азота и соответствующих им гидроксидов вам известны?

6. Какие оксиды азота вам известны? Дайте им названия. Укажите валентность и степень окисления азота в каждом оксиде. Какой оксид азота применяется в медицине для наркоза?

7. Опишите физические и химические свойства азотной кислоты.

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1. Смешали 5 г аммиака и 5 г хлороводорода. Что оказалось в избытке и какова масса этого избытка?

2. Вычислить объемы (при н.у.) азота и водорода, необходимые для получения 17 г аммиака.

3. На реакцию с 50 мл раствора сульфата аммония израсходовано 30 мл 2 М раствора хлорида бария. Вычислить молярность раствора сульфата аммония. Сколько граммов сульфата аммония содержалось в 1 л раствора?

4. Соединением 3,648 г Mg с азотом получено 5,048 г нитрида магния. Найдите его формулу.

5. Составьте уравнения реакции азотной кислоты с оксидом железа (III), гидроксидом цинка, карбонатом кальция. Сколько молей азотной кислоты расходуется на реакции с 10 г каждого из этих соединений?

6. Составьте уравнения реакций окисления свинца и серебра разбавленной азотной кислотой, зная, что свинец окисляется до Pb⁺², а серебро – до Ag⁺.

7. Составьте уравнение реакции окисления кобальта концентрированной азотной кислотой, принимая во внимание, что образуется соль трехвалентного кобальта.

8. Сернистая кислота H₂SO₃ окисляется азотной кислотой до серной кислоты H₂SO_4. При этом азотная кислота восстанавливается до оксида азота (II). Составьте уравнение реакции.

9. Сколько литров и молей аммиака требуется для получения 6,3 кг азотной кислоты, считая потери в производстве равными 5%?

10. Какой объем 1 М раствора гидроксида натрия требуется для нейтрализации 50 мл 2 м раствора азотной кислоты?

11. Раскаленный уголек, брошенный в концентрированную азотную кислоту, продолжает гореть, при этом выделяется бурый газ и газ, образующий с известковой водой Са(ОН)₂ белый осадок. Напишите уравнения реакций.

12. Какова массовая доля каждой из образующихся солей, если через 300 г 5,6%-го раствора гидроксида калия пропустили 5,6 л оксида азота (IV)?