Получение азотной кислоты
В лаборатории HNO3 получают действием на её твёрдые сухие соли при слабом нагревании концентрированной серной кислотой H2SO4:
KNO3 тв. + H2SO4 конц. KHSO4 + HNO3↑
В промышленности HNO3 получают в 3 стадии из NH3:
1) окисление NH3 на платиновом катализаторе до NO:
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
2) окисление кислородом воздуха NO до NO2:
2NO + O2 = 2NO2
3) поглощение NO2 водой в присутствии избытка воздуха:
4 NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3
При этом удается получить азотную кислоту с массовой долей ~ 50-60%. Более концентрированная (до 98%) кислота образуется, если растворять NO2 в H2O при повышенном давлении и в присутствии О2.
Соли азотной кислоты
Азотная кислота образует только один вид солей - средние соли, которые называются нитратами. Они практически все хорошо растворимы в H2O. Гидролизу из них подвергаются только те, которые образованы слабым основанием:
Cu(NO3)2 + HOH ↔ CuOHNO3 + HNO3
Cu2+ + HOH ↔ CuOH+ + H+
Их водные растворы будут иметь вследствие этого кислую реакцию.
Соли азотной кислоты термически неустойчивы и при нагревании разлагаются, причём продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду активностей металлов.
Me+х(NO3)х
Например:
2NaNO3 2NaNO2 + O2
2Mg(NO3)2 2MgO + 4NO2 + O2
2 AgNO3 → 2Ag + 2 NO2 + O2
Таким образом, при разложении нитратов металлов всегда выделяется кислород. Поэтому смеси их с горючими веществами сгорают чрезвычайно быстро. На этом основано применение нитратов щелочных металлов в пиротехнике и для изготовления различных сортов пороха. Например, черный порох представляет собой смесь KNO3, серы и углерода. Горение его протекает по уравнению:
2KNO3 + 3C + S = N2 + 3CO2 + K2S + Q
Если на раскаленный уголек бросить кусочек твердого нитрата, то можно наблюдать появление вспышки:
2KNO3 + C 2KNO2 + CO2↑
Эта реакция используется для распознавания солей азотной кислоты.
Нитраты щелочных, щелочноземельных металлов и аммония называются селитрами. Они применяются как минеральные удобрения.
Как известно, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно в виде урожая с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно, клубни. Они уже не могут вернуться в почву, чтобы восполнить в ней убыль связанного азота, поэтому необходимо внесение минеральных удобрений.
К числу важнейших азотных удобрений относятся: аммиачная селитра NН4NO3, калийная селитра KNO3, натриевая селитра NaNO3, аммоний-сульфат (NН4)2SO4, аммиачная вода (раствор NН3 в воде), мочевина или карбамид СО(NН2)2, соли аммония с фосфорной кислотой: NН4H2РO4 и (NН4)2НРO4.
Применение азотной кислоты
Азотная кислота находит широкое применение для получения красителей, взрывчатых веществ, азотных удобрений, лекарств. Продукт нитрования целлюлозы используется для получения целлулоида, фотопленки. Органические нитросоединения применяют для получения пластмасс, искусственных волокон. В лабораторной практике азотная кислота в виде царской водки используется для перевода в растворимое состояние благородных металлов: Au, Pt, Os.
Ф О С Ф О Р