求助,如何自制硝酸
氨氧化法是工业生产硝酸的主要工艺,与合成氨工业紧密相关。该方法的核心是将氨与空气混合(氧气与氮气的比例大约为2:1),然后通过加热的铂铑合金网(温度在760至840℃之间)。在这个高温环境下,氨气被催化氧化成一氧化氮(NO)。接着,一氧化氮会利用剩余的氧气进一步氧化成二氧化氮(NO₂)。二氧化氮随后被通入水中,从而制得硝酸。稀硝酸、浓硝酸和发烟硝酸的制备在工艺上有所不同,且这些反应通常在高温高压的条件下进行。具体反应的化学方程式如下:
1. 4NH₃(g) + 5O₂(g) → 4NO(g) + 6H₂O(g) (氨氧化成一氧化氮和水)
2. 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) (一氧化氮氧化成二氧化氮)
3. 3NO₂(g) + H₂O(l) → 2HNO₃(aq) + NO(g) (二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮)
在NH₃氧化制HNO₃的过程中,氨气被氧化成一氧化氮几乎瞬间完成,只需0.002秒。然而,一氧化氮转化为二氧化氮是一个相对较慢的反应。在工业生产中,尾气中的一氧化氮和二氧化氮含量通常需要控制在0.4%以上。
此外,硝石-硫酸法曾在工业上用于制取硝酸,但这种方法消耗硫酸量大,且设备腐蚀严重,现已基本不再使用。该法的化学方程式如下:
NaNO₃(s) + H₂SO₄(l) → NaHSO₄(s) + HNO₃(g) (硝石与浓硫酸反应生成硫酸钠、硫酸氢钠和硝酸气体)
这种方法在实验室制备少量硝酸时仍然常用。
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