50. Промышленные способы получения азотной кислоты. Нитраты, разложение нитратов.

Ответ. Азотную кислоту впервые стали получать ещё в XVII веке. Современный лабораторный метод предполагает получение кислоты из нитратов. Для получения азотной кислоты в промышленности используется метод окисления аммиака. Формула азотной кислоты HNO3. Это сильная бесцветная кислота с резким запахом. Она неограниченно растворима в воде. Имеет небольшие температуры плавления (-41°C) и кипения (82,6°С). Плотность кислоты – 1,52 г/см3. Концентрированная азотная кислота выделяет ядовитые газы – оксиды азота. Азотная кислота окисляет органические вещества: разрушает бумагу, натуральную ткань, вызывает ожоги на коже. Азотная кислота в небольшом количестве образуется в дождевой воде при разрядах молнии. Азотную кислоту впервые получили алхимики из селитры и железного купороса при термической реакции: 4KNO3 + 2FeSO4 ∙ 7H2O → Fe2O3 + 2K2SO4 + 2HNO3↑ + 2NO2↑ + 6H2O. В современной химии существуют лабораторные и промышленные способы получения азотной кислоты. В лабораториях кислоту получают путём нагревания смеси из нитратов и концентрированной серной кислоты: KNO3 + H2SO4 → KHSO4 + HNO3. В промышленности азотную кислоту получают окислением аммиака. Метод осуществляется в три этапа. Сначала аммиак окисляют на платиновых катализаторах до оксида азота (II): 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Это реакция необратима. Оксид азота (II) или монооксид окисляют до диоксида или оксида азота (IV): 2NO + O2 ↔ 2NO2. Конечным этапом является поглощение диоксида азота водой в избытке кислорода: 4NO2 + O2 + 2H2O ↔ 4HNO3. Все реакции протекают с выделением тепла, т.е. являются экзотермическими. Две последние реакции обратимы, поэтому итоговая концентрация чистой азотной кислоты невысока (45-58 %). Для повышения концентрации в реакции оксида азота (IV) с водой смещают равновесие, увеличивая давление. Также разбавленную азотную кислоту могут смешивать с серной кислотой и нагревать. Азотная кислота испаряется и конденсируется. Лабораторный метод получения азотной кислоты обнаружил немецкий алхимик Иоганн Рудольф Глаубер в XVII веке. Азотная кислота используется: при производстве удобрений; в изготовлении взрывчатых веществ; в качестве окислителя ракетного топлива; для травления печатных форм в типографии; при изготовлении красок и лаков; в производстве лекарств; для определения золота в сплавах; для получения органических соединений. Соли азотной кислоты – нитраты. Обладают окислительными свойствами в расплавах: Cr2O3 + 3NaNO3(тв) + 4KOH = 2K 2CrO4 + 3NaNO2 + 2H2O. Нитраты натрия, калия, кальция и аммония называются селитрами. Используются в сельском хозяйстве. Соли азотной кислоты при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов. Нитраты металлов, расположенных левее магния Mg (за исключением лития) при разложении образуют нитриты и кислород: 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2. Нитраты металлов, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов от Mg до Cu, а также Li дают при разложении оксид металла, NO2 и кислород: 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 (t > 170°C). Нитраты металлов, расположенных в данном ряду после Cu образуют металл, NO2 и кислород: 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2 (t > 170 °C). Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры. Температура ниже 270 °C: NH4NO3 = N2O + 2H2O. Температура выше 270 °C: 2NH4NO3 = 2N2 + O2 + 4H2O. Все нитраты растворимы в воде. Поэтому качественной реакции на нитрат-ион нет.