как из аммиака получить оксид азота 2

Получение оксида азота (II), или диоксида азота (${\text{NO}}_2$), из аммиака (${\text{NH}}_3$) — это важный химический процесс, который может происходить через несколько стадий, включая промежуточные реакции. Этот процесс может быть использован как в промышленности, так и в лаборатории. Рассмотрим его подробнее.

1. Общая схема получения оксида азота из аммиака

Аммиак в присутствии кислорода подвергается окислительно-восстановительным реакциям с образованием оксидов азота, в том числе оксида азота (II). Основная реакция, которая приводит к образованию ${\text{NO}}_2$, выглядит так:

$$4{\text{NH}}_3+3{\text{O}}_2\to 2{\text{N}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$$

Однако, этот процесс не дает напрямую ${\text{NO}}_2$, и нам нужно будет дополнительно окислять и/или использовать промежуточные реакции для получения именно этого оксида. Наиболее распространённый способ получения оксида азота из аммиака — это реакция аммиака с кислородом при высоких температурах.

2. Процесс окисления аммиака

Окисление аммиака с образованием оксидов азота — это высокотемпературный процесс, который может происходить при температуре от 700 до 1000 °C, в зависимости от условий. Аммиак реагирует с кислородом, образуя оксиды азота, включая оксид азота (II), а также оксид азота (IV) ${\text{NO}}_2$. Реакция проходит через несколько шагов:

a) Начальная реакция окисления аммиака

Основная реакция окисления аммиака с кислородом при высоких температурах:

$$4{\text{NH}}_3+3{\text{O}}_2\to 2{\text{N}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$$

Однако при высоких температурах могут образовываться и промежуточные соединения, такие как:

$${\text{NH}}_3+{\text{O}}_2\to \text{NO}+{\text{H}}_2\text{O}$$

Это может быть первой стадией образования оксида азота (II). Оксид азота (II) — это газообразное вещество, которое затем может реагировать с кислородом для образования диоксида азота:

$$2\text{NO}+{\text{O}}_2\to 2{\text{NO}}_2$$

Таким образом, в процессе окисления аммиака сначала образуется оксид азота (I) ($\text{NO}$), который далее окисляется до оксида азота (II) (${\text{NO}}_2$).

b) Механизм реакции

Аммиак при взаимодействии с кислородом может образовывать оксиды азота (NO и NO2) через промежуточные радикалы, такие как ${\text{NH}}_2$, ${\text{NO}}_2$, и ${\text{N}}_2$. Реакция аммиака с кислородом в результате окислительно-восстановительных процессов приводит к выделению энергии, что способствует дальнейшему разложению аммиака.

3. Реакции в промышленности

В промышленности используется процесс, известный как процесс производства оксида азота из аммиака. Этот процесс часто проводится на катализаторе при высоких температурах, например, с использованием катализаторов на основе платины. Окисление аммиака происходит по следующей схеме:

• Аммиак сначала окисляется до оксида азота (I) ($\text{NO}$):

  $$4{\text{NH}}_3+3{\text{O}}_2\to 2{\text{N}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$$

• Оксид азота (I) ($\text{NO}$) затем окисляется до оксида азота (II) (${\text{NO}}_2$):

  $$2\text{NO}+{\text{O}}_2\to 2{\text{NO}}_2$$

4. Подготовка к дальнейшему использованию

Оксид азота (II) (${\text{NO}}_2$) часто используется в дальнейшем для синтеза других соединений, таких как азотная кислота (${\text{HNO}}_3$). ${\text{NO}}_2$ может быть сожжен в воздухе для образования других оксидов азота, которые затем можно использовать для производств различной химической продукции.

Пример реакции с азотной кислотой:

$${\text{NO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{HNO}}_3+\text{NO}$$

5. Практическое использование

Процесс получения оксида азота из аммиака широко используется в производстве азотных удобрений, а также в химической промышленности для получения азотной кислоты.

В заключение, аммиак может быть использован для получения оксида азота (II) через реакцию окисления с кислородом при высоких температурах. Промежуточный этап включает образование оксида азота (I), который далее окисляется до оксида азота (II). В промышленности для этих процессов часто используют катализаторы и высокие температуры для повышения эффективности реакции.