Как повысить концентрацию азотной кислоты

Форум химиков

Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 8:42 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение avor » Вт апр 13, 2010 9:52 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 10:08 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение anatoliy » Вт апр 13, 2010 10:30 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 11:07 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение amik » Вт апр 13, 2010 11:38 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение anatoliy » Вт апр 13, 2010 11:52 am

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 12:20 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Droog_Andrey » Вт апр 13, 2010 1:08 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение amik » Вт апр 13, 2010 2:11 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение pinkylee » Вт апр 13, 2010 2:50 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение anatoliy » Вт апр 13, 2010 3:56 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 5:25 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение Dimoni » Вт апр 13, 2010 5:26 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение amik » Вт апр 13, 2010 5:48 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение anatoliy » Вт апр 13, 2010 5:56 pm

Re: Повышение концентрации Азотной кислоты

Сообщение amik » Вт апр 13, 2010 6:06 pm

Источник

Новости

Азотная кислота

История открытия

Азотная кислота прошла долгий исторический путь, прежде чем стала узнаваема. Первым получил и описал её арабский алхимик Гебер (Джабир) на рубеже VIII-IX веков. Интересно то, что азотная кислота высоких концентраций была впервые получена только в XVII веке немецким алхимиком И.Глаубером. При этом молекулярный состав вещества был неизвестен.
В 20-х годах XIX века Ж. Гей-Люссак вывел формулу, которая закрепилась и используется при обозначении азотной кислоты по сей день.

Химические свойства

Азотная кислота обладает сильными окислительными свойствами. Реагирует со многими неметаллами, при этом образуя соответствующие кислоты. Например, если к концентрированной азотной кислоте добавить серу и прокипятить эту смесь, то произойдёт образование серной кислоты.

Азотная кислота оказывает действие на многие металлы, в ходе реакции образуется соль, вода и газ. На то, какой именно газ выделится, влияет концентрация кислоты и активность металла. С повышением концентрации азотной кислоты восстановление будет происходить хуже. Эта зависимость выражается следующим образом:

NO₂ → NO → N₂O → N₂ → NH₄NO₃
← →
Повышение концентрации кислоты Повышение активности металла

Так, при взаимодействии HNO₃(конц.) с металлом, который стоит правее водорода в ряду напряжений, образуется NO₂↑:

Разбавленная кислота реагирует с таким металлом с выделением NO↑:

С активными металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода реакция выглядит следующим образом:

С такими металлами, как золото, платина, палладий, тантал азотная кислота не взаимодействует, какой бы высокой ни была её концентрация. HNO₃(конц.) на холоде пассивирует такие элементы, как: Fe, Al, Cr, Be, Co, Ni. Они покрываются оксидной плёнкой, из-за чего становятся неактивными.

Но существует смесь азотной и соляной кислот в пропорции 1:3, которая носит интересное название “царская водка”. Это сильнейшее вещество способно растворить те металлы, которые в принципе не вступают в реакцию с азотной кислотой, одним из примеров является золото. Кстати, от этого и происходит название, ведь золото называют “царём металлов”. Действие этого необычного вещества обуславливается выделением таких газов, как хлор и хлорид нитрозила (NOCl) в результате взаимодействия:

Азотная кислота способна вытеснить слабые кислоты из их солей:

Вступает в реакцию с оксидами (амфотерными и основными), в результате образуется соль и вода:

Также соль и вода образуются в результате реакции с щелочами и гидроксидами амфотерных металлов:

Взаимодействие с органическими веществами. Азотную кислоту используют в процессе получения нитросоединений. В области органического синтеза нашла применение смесь концентрированной азотной и серной кислот. Она получила название нитрующей.

Такие органические вещества, как амины, скипидар, контактируя с азотной кислотой способны самовоспламеняться.

Реакция взаимодействия какого-либо белка с азотной кислотой сопровождается появлением ярко-жёлтой окраски – ксантопротеиновая реакция. Это происходит из-за нитрования ароматических систем.

Получение

Схема, по которой получают азотную кислоту в промышленных условиях, выглядит следующим образом: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃.

1. Аммиак окисляют до оксида азота (II) в присутствии платинового катализатора:

2. Полученный оксид азота (II) окисляют до оксида азота (IV):

3. Оксид азота (IV) абсорбируют водой в избытке О₂:

Концентрация азотной кислоты, полученной этим способом, не превышает 60%. При необходимости её концентрируют. В промышленных условиях выпускают разбавленную HNO3 с концентрацией 45, 47 и 55% и концентрированную 96-98%.
Транспортировку концентрированной HNO3 выполняют в алюминиевых цистернах, а разбавленной – в цистернах, изготовленных из кислотоупорной стали.
Если азотную кислоту необходимо получить в лабораторных условиях, то проводится следующая реакция:

Применение

Азотная кислота является одним из основных азотных соединений. Её используют при производстве минеральных удобрений (различные селитры), взрывчатых веществ (тринитротолуол), также она входит в состав некоторых органических красителей. Является важным компонентом ракетного топлива, который играет роль окислителя. С её помощью повышается количество выделенного тепла и эффективность сгорания.
Ювелиры с помощью азотной кислоты определяют содержание золота в сплаве. В металлургии азотной кислотой растворяют и травят металлы.

Еще по этой теме:

Серная кислота

Основные сведения о серной кислоте: свойства, получение, применение.

Теперь «ХиШник» стал полностью бесплатным

Как развивалось приложение все эти годы, и почему мы им так гордимся.

Диены

Основные сведения о диеновых углеводородах: номенклатура и изомерия, классификация, химические свойства, получение.

Правило Марковникова

Правило Марковникова: формулировка, механизм протекания реакций, исключения из правила.

Таблицы для ЕГЭ по химии

В статье представлены таблицы, необходимые при изучении химии и сдаче ЕГЭ.

Внеклассное мероприятие по химии

Идеи интересных внеклассных мероприятий по химии.

Формулы для решения задач по химии

Перечень основных формул, которые используются при решении школьных задач по химии.

Химические профессии

Обзор необычных профессий, связанных с химией.

ЕГЭ по химии 2019

Основная информация о ЕГЭ по химии 2019: структура экзамена, баллы, даты проведения.

Критерии оценивания ОГЭ по химии, баллы 2019

Подробно расскажем о баллах ОГЭ по химии 2019, методах и критериях оценивания заданий и переводе первичных баллов в школьную оценку.

Изменения ОГЭ по химии в 2019 году

Расскажем об изменениях, которые ждут школьников при сдаче ОГЭ по химии в 2019 году.

Подготовка к ОГЭ по химии

Несколько советов и рекомендаций, следуя которым подготовка к ОГЭ по химии будет проходить результативно.

Онлайн тесты по химии

Немного информации о проверке знаний с помощью тестов по химии в режиме онлайн.

Все об ОГЭ по химии в 2019

Основные сведения об ОГЭ по химии 2019: даты, время, баллы, материалы для подготовки.

Тест по химии 11 класс

Рассказываем о тестах по химии, используемых для проверки знаний в 11 классе.

Тест по химии 10 класс

Общие сведения о тестах по химии в 10 классе.

Тест по химии 9 класс

Рассказываем о тестах по химии, используемых для проверки знаний в 9 классе.

Тест по химии 8 класс

Рассказываем в общих чертах о тестах по химии в 8 классе

Ионная связь

Статья, содержащая в себе базовые понятие об ионном виде химической связи.

Водородная связь

Статья о водородном типе химической связи и его особенностях.

Подготовка к ЕГЭ по химии с нуля

В статье дано несколько действенных советов по подготовке к ЕГЭ по химии «с нуля».

Металлическая связь

Продолжаем серию статей про виды химической связи.

Ковалентная связь

Начинаем серию статей про виды химической связи.

Шкала перевода баллов ЕГЭ по химии 2018

Отвечаем на вопросы о системе оценивания и переводе первичных баллов в тестовые.

Учимся на летних каникулах

Размышляем о том, как полезно провести время во время летнего отдыха на каникулах. (в статье есть подарок внимательным читателям)

«ХиШник» приехал на Сахалин!

Этим летом открывается очередная летняя сессия областной профильной школы для одаренных детей «Эврика».

Мой сын увлёкся химией, что делать?

Собрали ТОП-5 полезных материалов для старшеклассника.

Двенадцать сервисов для изучения химии, с которыми ты точно сдашь

Великолепная подборка полезных сайтов для самостоятельного изучения химии.

О правах и обязанностях в школе: почему необходимо сотрудничество учеников и учителей

Что такое право само по себе и откуда оно берется. Как не заработать славу скандалистов, «вечно качающих права», и при этом не переносить безропотно нарушение своих личных границ…

Современный задачник по химии

материал о том, какие виды задачников по химии существуют и как среди них ориентироваться.

Выбираем репетитора по химии: инструкция

Научиться решать задачи по химии легко: следуем инструкции

Учимся решать задачи по химии к ОГЭ, ЕГЭ, инструкция от ХиШника

Изменения в ЕГЭ по химии 2018 года, новая демоверсия, спецификация, кодификаторы ЕГЭ

ФИПИ снова решил усложнить нам жизнь новыми требованиями к ЕГЭ. О том, почему изменения не всегда плохи, и как встретить их с достоинством.

Обновление в демонстрационной версии «ХиШника»

Мы расширили приветственное окно, чтобы при входе в приложение всем новым пользователям были понятны основные принципы работы «ХиШника».

Активация лицензионного ключа и первые шаги в «ХиШнике».

Что такое лицензионный ключ и как происходит его активация в приложении

Современный урок химии по ФГОС

Для чего нужны стандарты, по которым происходит обучение химии в российских школах, и как приложение “ХиШник” поможет соответствовать этим стандартам?

ХиШник в школе: ИКТ на уроках химии

Как наше приложение поможет внедрить ИКТ в уроки

Ура! Новые планы ХиШника и подарочки

Подводим итоги 2017, планируем 2018 и, конечно же, дарим подарки!

Родина приложения «ХиШник» – Новосибирский Академгородок

Почему же родиной «ХиШника» стал Новосибирский Академгородок?
Совпадение не случайное.

Можно ли просматривать историю решения задач учениками в онлайн-режиме?

Итак, «ХиШник» это приложение, в котором могут работать и ученики, и преподаватели. После того, как преподаватель создает в приложении учебную группу

Можно ли заниматься в «ХиШнике» со смартфона/планшета?

Сегодня у нас вопрос, которого мы давно ждали: можно ли заниматься в «ХиШнике» со смартфона/планшета?

Семинар от «ХиШника» на КПК для учителей химии

На прошлой неделе мы провели семинар в рамках масштабных ежегодных курсов повышения квалификации на базе СУНЦ НГУ (Новосибирск, Академгородок).

Команда «ХиШника» провела мастер-класс для преподавателей химии и методистов

Вчера команда «ХиШника» провела мастер-класс для преподавателей химии и методистов программ повышения квалификации из разных регионов России.

Как купить полный доступ к приложению?

Сегодня новый вопрос: что делать, если решать задачи в демо-версии приложения понравилось, как получить полный доступ? Отвечаем!

«ХиШник» представляет два кейса на ярмарке кейсов «Школа реальных дел»

Ярмарка кейсов «Школы реальных дел» – уже в эту пятницу! В этом году «ХиШник» представляет два кейса.

Служба поддержки:
support@hishnik-school.ru

Для СМИ:
onp@alekta.ru

Спасибо!

Настоящее пользовательское (лицензионное) соглашение (далее – «Соглашение») заключается между Обществом с ограниченной ответственностью «АЛЕКТА» (далее – «Лицензиар»), и Пользователем (физическим лицом, выступающем в роли конечного потребителя Продукта) совместно именуемые «Стороны».

Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с текстом настоящего Соглашения. Оно представляет собой публичную оферту и, после его принятия Вами, образует соглашение между Вами (Пользователем) и Лицензиаром о предмете и на условиях, изложенных в тексте Соглашения.

Принимая настоящее Соглашение, Вы соглашаетесь с положениями, принципами, а также соответствующими условиями лицензионного соглашения, изложенными ниже.

Источник

Получение концентрированной азотной кислоты

3.1. Физико-химические основы метода.

3.2. Основные стадии.

3.3. Технологическая схема производства концентрированной азотной кислоты прямым синтезом.

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:

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:

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

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:

Источник