工业制硝酸的原理

相关化学方程式

• $\ce{N_2}$→$\ce{NH_3}$

  $N_2+3H_2\ce{<=>[催化剂][高温、高压]}2NH_3$

• $\ce{NH_3}$→$\ce{NO}$

  $4NH_3+5O_2\xlongequal[△]{催化剂}4NO+6H_2O$

• $\ce{NO}$→$\ce{NO_2}$

  $2NO+O_2\ce{=}2NO_2$

• $\ce{NO_2}$→$\ce{HNO_3}$

  $3NO_2+H_2O\ce{=}2HNO3+NO$

尾气处理

• 为避免硝酸生产尾气中的氮氧化物进入空气中污染环境，人们开发出了溶液吸收、催化还原、氨气吸收等处理尾气的方法。

  • 碱液吸收法

    $NO_2+NO+2NaOH\ce{=}$$2NaNO_2+H_2O$

    $2NO_2+2NaOH\ce{=}$$NaNO_3+NaNO_2+H_2O$

  • 催化转化法

    $2NO+2CO\xlongequal{催化剂}$$N_2+2CO_2$

    汽车上安装催化转化器.

  • 氨气吸收法：$6NO_2+8NH_3\xlongequal{一定条件}$$7N_2+12H_2O$

    $6NO+4NH_3\xlongequal{一定条件}$$5N_2+6H_2O$

• 注意：由于工业上对$\ce{NO_2}$与水反应生成的$\ce{NO}$采用了循环氧化，所以该制$\ce{HNO_3}$的流程中后两步相当于

  $4NO+2H_2O+3O_2\ce{=}4HNO3$

  整个反应相当于

  $NH_3+2O_2\ce{=}HNO_3+H_2O$。

硝酸的用途

• 硝酸是一种重要的化工原料，广泛应用于生产、医药、染料、炸药等。