Разложение азотной кислоты при нагревании
Разложение азотной кислоты при нагревании [c.203]Пары азотной кислоты при сильном нагревании (белокалильном жаре) разлагаются на азот, кислород и воду. Напишите уравнение реакции разложения азотной кислоты в этих условиях. [c.90]
При расследовании комиссии не удалось установить конкретную причину взрыва в реакторе. Полагают, что разложение реакционной массы было вызвано недостаточным охлаждением и остановкой мешалки. Другой причиной взрыва могла быть быстрая подача нитруемой смеси при недостаточном теплосъеме, что привело к росту температуры и давления в аппарате. Разрыв предохранительной мембраны не обеспечил полного сброса давления, что и привело к разрушению аппарата. Комиссия установила, что нитрующим агентом по существу был ацетилнитрат, образующийся при смешении уксусного ангидрида с азотной кислотой. Известно, что ацетилнитрат СНзСО-ОЫОз мгновенно разлагается под воздействием воды при нагревании. При этом выделяется большое количество тепла и газов. В отсутствие воды ацетилнитрат может сохраняться при температуре ниже 20°С в течение нескольких суток. Как показали расчеты, теплота взрывчатого превращения нитрующей смеси равна 2180 кДж/кг (520 ккал/кг), т. е. потенциальная опасность взрыва создалась еще до начала нитрования, по окончании загрузки азотной кислоты и уксусного ангидрида.
Составить уравнение реакции разложения концентрированной азотной кислоты при нагревании. Сколько граммов двуокиси азота выделяется при разложении азотной кислоты, взятой в количестве а) 126 г б) 0,25 моль [c.86]
О п ы т 2. Разложение азотной кислоты при нагревании
При разложении азотной кислоты под действие ем света или при нагревании [c.438]
В лабораторных условиях это превращение может быть осуществлено под действием оксидов азота, образующихся при разложении азотной кислоты при нагревании. [c.467]
Растворяясь в азотной кислоте, диоксид азота окрашивает ее в желтый цвет. Чтобы избежать этого частичного разложения, азотную кислоту хранят в склянках из темного стекла. По приведенному выше уравнению азотная кислота разлагается при кипячении. Чем концентрированнее кислота и чем выше температура нагревания, тем быстрее идет ее разложение.
Для растворения навески твердого вещества чаще всего применяют обработку пробы минеральными кислотами при нагревании на песчаной или водяной бане. Нередко используют смесь кислот, например царскую водку (смесь концентрированных соляной и азотной кислот), или смесь кислоты и окислителя (пероксида водорода, брома), или (реже) смесь кислоты и восстановителя. Подбор растворителя упрощается, если основные компоненты пробы известны из предварительных данных. Многие сульфидные руды сначала обрабатывают соляной кислотой при нагревании, затем добавляют азотную и новую порцию соляной кислоты. Разложение часто заканчивают обработкой пробы серной кислотой при нагревании. Так поступают при определении в рудах свинца, меди и других металлов. Если же предстоит определение серы, то пробу обрабатывают дымящей азотной кислотой, иногда с добавкой брома, чтобы окислить сульфид до сульфата и не допустить потери серы в виде сероводорода.
Серная кислота поступает на одну из верхних тарелок колонны. Несколько ниже в колонну подается разбавленная азотная кислота, содержащая около 50% НЫОд. Часть ее пропускается через испаритель. Нагревание смеси осуществляется острым паром (180— 200° С), вводимым в нижнюю часть колонны. Пары азотной кислоты с незначительным содержанием паров воды и окислов азота, образовавшихся в результате разложения азотной кислоты, направляются из колонны в конденсатор, где азотная кислота конденсируется, а нитрозные газы (окислы азота) идут на дальнейшее улавливание. Часть окислов азота растворяется в азотной кислоте, поэтому из конденсатора она возвращается на верхние тарелки колонны, где продувается и затем отводится как продукция в холодильник.
Разложение фосфата производят 50—60%-ной азотной кислотой, подогретой до 70—80° и взятой с 10—15%-ным избытком (из расчета на окись кальция фосфата). Тепла, выделяющегося при реакции, достаточно для нагревания смеси до температуры кипения. Для увеличения выхода фтористых соединений в газовую фазу в реактор вводят тонкоизмельченный кремнезем. С целью уменьшения вспенивания жидкости, которое наблюдается в особенности при использовании необожженного фосфорита, в реактор вводят некоторое количество воздуха. Кислород воздуха окисляет продукты разложения азотной кислоты до двуокиси азота.
После добавления кислот пробы перемешивают и оставляют на 10 мин при комнатной температуре. Колбу закрывают воронкой (диаметр 3 см) и по каплям добавляют 20 мл концентрированной серной кислоты, регулируя скорость так, чтобы постоянно поддерживалась реакция разложения азотной кислоты, но не происходило выделение окислов азота из колбы. При бурном течении реакции возможны потери ртути. По окончании внесения серной кислоты колбу оставляют в вытяжном шкафу на 15 мин при комнатной температуре до прекращения выделения бурых паров окислов азота, после чего колбу нагревают 30—40 мин на кипящей водяной бане (при анализе печени и почек). При исследовании рыбы, мышечной ткани, молока и образцов с большим содержанием жира количество серной кислоты должно быть доведено до 25 мл и соответственно увеличено время нагревания до 45—60 мин. При бурном течении реакции (выделение окислов азота или сильное пенообразование) в колбу приливают 30—50 мл кипящей дистиллированной воды или снимают ее с водяной бани на 1-—2 мин.
Поэтому понятно, что если взять два атома серной кислоты, то при возможно более осторожном нагревании, перегонка должна была бы проводиться без всякого разложения азотной кислоты. Однако на практике это невозможно, и никогда не удается при приготовлении концентрированной кислоты избежать образования красных паров. В начале этого процесса масса, содержащаяся в реторте, очевидно, представляет собой смесь жидкой кислоты и гранулированной соли. Однако это частичное разложение не представляет серьезного неудобства, ибо в хорошо охлаждаемом конденсаторе кислота образуется легко, и полученный продукт имеет лишь слабо желтую окраску. Именно по причине последнего обстоятельства на фабриках неохотно пойдут на использование двух атомов серной кислоты, ибо большие издержки совершенно не компенсируются.
Азотная кислота более летуча, чем серная (температура кипения первой 86°, второй 340°). Поэтому при нагревании смеси серной кислоты с селитрой, помещенной в реторту, азотная кислота отгоняется. Ее собирают в приемник (колбу), охлаждаемый водой. Желтый цвет получающейся кислоты обусловливается окислами азота, образующимися при частичном разложении азотной кислоты (2НЫОз == = 2Ы0а + О + НаО) и растворяющимися в ней. [c.472]
Следует отметить, что растворы нитритов при длительном хранении содержат примеси нитратов. Кроме того, при разложении нитритов нагреванием их с мочевиной в кислой среде образующаяся азотистая кислота частично диепропорциоиирует, превращаясь в оксид азота и азотную кислоту.
Опыт 21. Термическое и фотохимическое разложение нитрата водорода. Сравните окраску разбавленной и дымящей азотной кислоты. Объясните окраску дымящей азотной кислоты и ее усиление при слабом нагревании. [c.69]
Навеску пирита 0,3 г (0,01 г-экв) переносят в стакан, который закрывают часовым стеклом, и, слегка приподнимая стекло, приливают в стакан 8—10 мл концентрированной азотной кислоты и 2—3 мл концентрированной соляной кислоты. Если разложение с выделением бурых паров начинается сразу, стакан с содержимым можно не нагревать. В случае необходимости растворение ускоряют нагреванием. [c.161]
Подавляющее больщинство солей азотной кислоты представляют собой хорошо растворимые в воде соли. При нагревании в сухом виде они разлагаются, характер продуктов разложения зависит от природы металла, образующего нитрат. Так, нитраты
Обратный переход азотной кислоты в аммиак происходит при действии водорода в момент выделения. Так, металлический алюминий, выделяющий с раствором едкого натра водород, способен всю азотную кислоту, прибавленную к такой смеси (в виде соли, потому что щелочь с кислотою дает соль), превратить в аммиак МНО — -4№ = N14 — -3№0. Во многих случаях при окислении азотною кислотою замечается образование аммиака напр., при действии на холоду слабой азотной кислоты на олово. Но и сам водородный газ прямо может — в присутствии платины, при нагревании — превращать окислы азота, напр., N0 (продукт разложения азотной кислоты, далее описываемый), в аммиак 2ЫО5Н = 2М№- 2№0.
При разложении органических веществ при помощи окислителей, например перманганата, азотной кислоты, перекиси натрия и т. п., сера окисляется до сульфата, который при добавлении хлорида бария легко обнаружить в солянокислом растворе в виде сульфата бария. Окисление вещества в бомбе при помощи перекиси натрия и этиленгликоля по способу Вурцшмитта следует предпочесть разложению азотной кислотой по методу Кариуса, так как в этом случае обнаружение сульфата осуществимо уже через несколько минут, тогда как нагревание в запаянной трубке продолжается несколько часов. [c.26]
Так же распадается HNO3 и при нагревании. Азотную кислоту можно перегонять (без разложения) только при пониженном давлении (указанная выше т. кип. при атмосферном данлении найдена экстраполяцией). С водой HNOj образует азеотропную смесь, содержащую 68,4% HNO3 и кипящую при 121,9 С (при 101 кПа). [c.409]
Азотная кислота. Cвойства азотной кислоты
Концентрированная азотная кислотаАзотная кислота
Азотная кислота (HNO3) — одна из сильных одноосновных кислот с резким удушливым запахом, чувствительна к свету и при ярком освещении разлагается на один из оксидов азота (ещё называемый бурым газом — NO2 ) и воду. Поэтому её желательно хранить в тёмных ёмкостях. В концентрированном состоянии она не растворяет алюминий и железо, поэтому можно хранить в соответствующих металлических ёмкостях.
Азотная кислота — является сильными электролитом как многие кислоты) и очень сильный окислитель. Её часто используют при реакциях с органическими веществами.
Безводная азотная кислота — бесцветная летучая жидкость (t кип=83 °С; из-за летучести безводную азотную кислоту называют «дымящей») с резким запахом.
Азотная кислота как и озон может образовываться в атмосфере при вспышках молнии. Азот, который составляет 78% состава атмосферного воздуха, реагирует с атмосферным кислородом, образуя оксид азота NO. При дальнейшем окислении на воздухе этот оксид переходит в диоксид азота (бурый газ NO2), который реагирует с атмосферной влагой (облаками и туманом), образуя азотную кислоту . Но такое малое количество совершенно безвредно для экологии земли и живых организмов.
Один объем азотной и три объема соляной кислоты образуют соединение, называемое «царской водкой». Она способна растворять металлы (платину и золото), нерастворимые в обычных кислотах. При внесении в эту смесь бумаги, соломы, хлопка, произойдёт энергичное окисление, даже воспламенение.
При кипячении она раскладывается на составляющие компоненты (химическая реакция разложения):
HNO3 = 2NO2 +O2 + 2H2O — выделяется бурый газ (NO2), кислород и вода.
Азотная кислота(при нагревании выделяется бурый газ)
Cвойства азотной кислоты
Cвойства азотной кислоты могут быть разнообразными даже при реакциях с одним тем же веществом. Они напрямую зависят от концентрации азотной кислоты. Рассмотрим варианты химических реакций.
— азотная кислота концентрированная:
С металлами железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al), золотом (Au), платиной (Pt), иридием (Ir), натрием (Na) — не взаимодействует по причине образования на их поверхности защитной плёнки, которая не позволяет дальше окисляться металлу.
Со всеми остальными металлами при химической реакции выделяется бурый газ
(NO2). Например, при химической реакции с медью (Cu):
4HNO3 конц. + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
С неметаллами, например с фосфором:
5HNO3 конц. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O
— разложения солей азотной кислоты
В зависимости от растворённого металла разложение соли при температуре происходит следующими образом:
Любой металл (обозначен как Me) до магния (Mg):
MeNO3 = MeNO2 + O2
Любой металл от магния (Mg) до меди (Cu):
MeNO3 = MeO + NO2 + O2
Любой металл после меди (Cu):
MeNO3 = Me + NO2 + O2
— азотная кислота разбавленная:
При взаимодействии с щелочно-земельными металлами, а также цинком (Zn), железом (Fe), она окисляется до аммиака
(NH3) или же до аммиачной селитры (NH4NO3). Например при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Но может также и образовываться закись азота (N2O), например , при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
С остальными металлами реагирует с образованием оксида азота (NO), например, растворяет серебро (Ag):
2HNO3 разбавл. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Аналогично реагирует с неметаллами, например с серой:
2HNO3 разбавл. + S = H2SO4 + 2NO — окисление серы до образования серной кислоты
и выделения газа оксида азота.
— химическая реакция с оксидами металлов, например, оксид кальция:
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O — образуется соль (нитрат кальция) и вода
— химическая реакция с гидроксидами (или основаниями), например, с гашеной известью
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O — образуется соль (нитрат кальция) и вода — реакция нейтрализации
— химическая реакция с солями, например с мелом:
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 — образуется соль (нитрат кальция) и другая кислота (в данном случае образуется угольная кислота, которая распадается на воду и углекислый газ).
Азотная кислота, подготовка к ЕГЭ по химии
Азотная кислота является одной из самых сильных минеральных кислот, в концентрированном виде выделяет пары желтого цвета с резким запахом. За исключением золота и платины растворяет все металлы.
Применяют азотную кислоту для получения красителей, удобрений, органических нитропродуктов, серной и фосфорной кислот. В результате ожога азотной кислотой образуется сухой струп желто-зеленого цвета.
Получение
В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.
NH3 + O2 → (кат. Pt) NO + H2O
NO + O2 → NO2
NO2 + H2O + O2 → HNO3
Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:
KNO3 + H2SO4(конц.) → KHSO4 + HNO3↑
Химические свойства
- Кислотные свойства
- Термическое разложение
- Реакции с неметаллами
- Реакции с металлами
Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.
CaO + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
Na2CO3 + HNO3 → NaNO3 + H2O + CO2↑
При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в темном месте.
HNO3 → (hv) NO2 + H2O + O2
Азотная кислота способна окислить все неметаллы, при этом, если кислота концентрированная, азот обычно восстанавливается до NO2, если разбавленная — до NO.
HNO3(конц.) + C → CO2 + H2O + NO2
HNO3(конц.) + S → H2SO4 + NO2 + H2O
HNO3(разб.) + S → H2SO4 + NO + H2O
HNO3(конц.) + P → H3PO4 + NO2 + H2O
В любой концентрации азотная кислота проявляет свойства окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до -3. На какой именно степени окисления остановится азот, зависит от активности металла и концентрации азотной кислоты.
Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием нитрата и преимущественно NO2.
Cu + HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.
Cu + HNO3(разб.) → Cu(NO3)2 + NO + H2O
В реакциях с металлами, стоящими левее водорода в ряду напряжений, возможны самые разные газообразные (и не газообразные) продукты: бурый газ NO2, NO, N2O, атмосферный газ N2, NH4NO3.
Помните о закономерности: чем более разбавлена кислота и активен металл, тем сильнее восстанавливается азот. Ниже представлены реакции цинка с азотной кислотой в различных концентрациях.
Zn + HNO3(70% — конц.) → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
Zn + HNO3(35% — ср. конц.) → Zn(NO3)2 + NO + H2O
Zn + HNO3(20% — разб.) → Zn(NO3)2 + N2O + H2O
Zn + HNO3(10% — оч. разб.) → Zn(NO3)2 + N2 + H2O
Посмотрите на таблицу ниже, в которой также отражены изученные нами закономерности.
Концентрированная холодная азотная кислота пассивирует хром, железо, алюминий, никель, свинец и бериллий. Это происходит за счет оксидной пленки, которой покрыты данные металлы.
Al + HNO3(конц.) ⇸ (реакция не идет)
При нагревании или амальгамировании (покрытие ртутью) перечисленных металлов реакция с азотной кислотой идет, так как оксидная пленка на поверхности металлов разрушается.
Al + HNO3 → (t) Al(NO3)3 + NO2 + H2O
Соли азотной кислоты — нитраты NO
3—Получение
Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.
Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.
MgO + HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O
Cr(OH)3 + HNO3 → Cr(NO3)3 + H2O
Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.
NH3 + HNO3 → NH4NO3
Обратите внимание на следующую закономерность: концентрированная азотная кислота, как правило, окисляет железо и хром до +3. Разбавленная кислота — до +2.
Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Fe + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Химические свойства
- Реакции с металлами, основаниями и кислотами
- Разложение нитратов
Как и для всех солей, из нитратов можно вытеснить металл другим более активным. Соли реагируют с основаниями и кислотами, если в результате реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).
Hg(NO3)2 + Mg → Mg(NO3)2 + Hg
Pb(NO3)2 + LiOH → Pb(OH)2 + LiNO3
AgNO3 + KCl → AgCl↓ + KNO3
Ba(NO3)2 + Na2SO4 → BaSO4 + NaNO3
Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.
Pb(NO3)2 → (t) PbO + NO2 + O2
NaNO3 → (t) NaNO2 + O2
Cu(NO3)2 → (t) CuO + NO2 + O2
PtNO3 → (t) Pt + NO2 + O2
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Азотная кислота
Физические и химические свойства
Плотность безводной азотной кислоты ρ = 1522 кг/м3, температура плавления tпл— 41,15°С, температура кипения tкип 84° С.
С водой смешивается в любых отношениях с образованием азеотропной смеси с tкип = 121,8°C, содержащей 69,2% кислоты. Также существуют кристаллогидраты HNO3∙H2O с tпл -37,85°С и HNO3∙3H2O c tпл-18,5°С. В отсутствии воды азотная кислота неустойчива, разлагается на свету с выделением кислорода уже при обычных температурах (4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2), причём выделяющейся двуокисью азота окрашивается в жёлтый цвет, а при высоких концентрациях NO2 — в красный.
Азотная кислота является сильным окислителем, окисляет серу до серной кислоты, фосфор — до фосфорной кислоты. Только золото, тантал и некоторые платиновые металлы не реагируют с азотной кислотой. С большинством металлов азотная кислота взаимодействует преимущественно с выделением окислов азота: ЗСu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Некоторые металлы, например железо, хром, алюминий, легко растворяющиеся в разбавленной азотной кислоте, но устойчивы к воздействию концентрированной, что объясняется образованием на поверхности металла защитного слоя окисла. Такая особенность позволяет хранить и перевозить концентрированную азотную кислоту в стальных ёмкостях.
Смесь концентрированной азотной и соляной кислоты в отношении 1:3, называемая царской водкой, растворяет даже золото и платину. Органические соединения под действием азотной кислоты окисляются или нитруются, причём в последнем случае остаток (нитрогруппа NO2+) замещает в органических соединениях водород (происходит нитрование).
Соли азотной кислоты называютя нитратами, а соли с Na,K, Са, NO4+ — селитрами.
Получение
В 13 в. было описано получение азотной кислоты нагреванием калиевой селитры с квасцами, железным купоросом и глиной.
В середине 17 в. И. Р. Глаубер предложил получать азотную кислоту при умеренном (до 150°C) нагревании калиевой селитры с концентрированной серной кислотой: KNO3 + H2SO4 → HNO3 + KHSO4 До начала 20 в. этот способ применяли в промышленности, заменяя калиевую селитру более дешёвой природной чилийской селитрой NaNO3.
Современный способ производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Основные стадии процесса:
- контактное окисление аммиака до окиси азота: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O;
- окисление окиси азота до двуокиси и поглощение смеси «нитрозных газов» водой:
2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO - смесь аммиака (10 — 12% ) с воздухом пропускают через нагретую до 750 — 900°С сетку катализатора, которым служат сплавы платины — тройной (93% Pt, 3% Rh, 4% Pd) или двойной (90 — 95% Pt, 10 — 5% Rh)
- окисление NO до NO2 и растворение NO2 в воде — может быть проведенj при атмосферном давлении, под давлением до 1 Мн/м2 или комбинированным способом, при котором под давлением происходит только поглощение нитрозных газов водой
Получают азотную кислоту с концентрациями 45 — 49% или (при использовании давления) 55 — 58% . Дистилляцией таких растворов может быть получена азотная кислота азеотропного состава. Более концентрированную кислоту (до 100% ) получают перегонкой растворов азотной кислоты с концентрированной H2SO4 или прямым синтезом — взаимодействием N2O4 с водой (или разбавленной азотной кислотой) и кислородом: 2N2O4 + 2H2O + O2 → 4HNO3.
Применение азотной кислоты
Важнейшие области применения азотной кислоты — производство азотных и комбинированных удобрений, взрывчатых веществ (тринитротолуола и др.), органических красителей.
В органическом синтезе широко применяют смесь концентрированной азотной и серной кислоты — «нитрующую смесь».
Азотную кислоту используют в камерном способе производства серной кислоты, для получения фосфорной кислоты из фосфора, как окислитель ракетного топлива.
В металлургии азотую кислоту применяют для травления и растворения металлов, а также для разделения золота и серебра.
Токсичность
Вдыхание паров азотной кислоты приводит к отравлению, попадание кислоты (особенно концентрированной) на кожу вызывает ожоги. Предельно допустимое содержание азотной кислоты в воздухе промышленных помещений равно 50 мг/м3 в пересчёте на N2O5.
Концентрированная азотная кислота при соприкосновении с органическими веществами вызывает пожары и взрывы.
Азотная кислота » 4ЕГЭ
Тест по химии.Да/нет.
1. Степень окисления атома азота в молекуле азотной кислоты равна +5.
2. Валентность атома азота в молекуле азотной кислоты равна V.
3. Валентность атома азота в молекуле азотной кислоты равна IV.
4. Степень окисления атома азота в молекуле азотной кислоты равна + 4.
5. Чистая азотная кислота – бурая дымящаяся жидкость с резким раздражающим запахом.
6. Чистая азотная кислота – бесцветная дымящаяся жидкость без запаха.
7. Чистая азотная кислота – бесцветная дымящаяся жидкость с резким раздражающим запахом.
8. Концентрированная азотная кислота бесцветная.
9. Концентрированная азотная кислота обычно окрашена в жёлтый цвет.
10. В концентрированной азотной кислоте находится растворённый оксид азота (IV), который образуется вследствие частичного разложения азотной кислоты.
11. Азотная кислота – сильный окислитель.
12. Азотная кислота – слабый окислитель.
13. Азотная кислота полностью диссоциирует на ионы.
14. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, образуя соль и воду.
15. Азотная кислота реагирует с основаниями.
16. Азотная кислота реагирует с солями более слабых и более летучих кислот.
17. Тлеющая лучинка в нагретой концентрированной азотной кислоте загорается из-за того, что азотная кислота разлагается при нагревании и одним из образовавшихся веществ является кислород.
18. Если концентрированная азотная кислота попадает на кожу, она окрашивает кожу в чёрный цвет.
19. Если концентрированная азотная кислота попадает на кожу, она окрашивает кожу в ярко-жёлтый цвет.
20. При взаимодействии концентрированной азотной кислоты с белками образуются вещества ярко-жёлтого цвета.
21. При взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью образуется оксид азота (IV) – бурый газ.
22. Разбавленная азотная кислота не реагирует с медью.
23. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с медью образуется оксид азота (II) – бесцветный газ.
24. Золото, платина, осмий реагируют с азотной кислотой.
25. В лаборатории азотную кислоту получают действие концентрированной серной кислоты на кристаллический нитрат натрия.
26. В промышленности азотную кислоту получают окислением аммиака кислородом воздуха без катализатора.
27. В промышленности азотную кислоту получают окислением аммиака в присутствии катализатора платины.
28. Азотную кислоту нельзя использовать для получения лекарственных веществ.
29. Из азотной кислоты получают удобрения.
30. При работе с концентрированной азотной кислотой нужно соблюдать осторожность: не допускать её попадание на кожу и одежду.
Ответы
1-да
2-нет
3-да
4-нет
5-нет
6-нет
7-да
8-нет
9-да
10-да
11-да
12-нет
13-да
14-да
15-да
16-да
17-да
18-нет
19-да
20-20
21-да
22-нет
23-да
24-нет
25-да
26-нет
27-да
28-нет
29—да
30-да
Оценка
25-30=5
20-24=4
13-19=3
0-12=2
Автор: Майорова Светлана Юрьевна.
Азотная кислота — Кислородные соединения азота и фосфора — Подгруппа азота и фосфора — Неорганическая химия
10 января 2007
Азотная кислота HNO3 в чистом виде – бесцветная жидкость с резким удушливым запахом. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.
Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:
4НNО3 = 4NО2 + 2Н2О + О2.
Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот и для нее характерны все реакции, в которые вступают кислоты, – с основаниями, основными оксидами и т.д.
Специфическим же свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Сущность окисления различных веществ азотной кислотой заключается в том, что ион NО3 , имеющий в своем составе азот в степени окисления +5, в зависимости от условий (концентрации кислоты, природы восстановителя, температуры) может принимать от одного до восьми электронов. Восстановление аниона NО3– в связи с этим может протекать до различных веществ:
NO3– + 2H+ + 1e → NO2 + H2O, (1)
NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O, (2)
2NO3– + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O, (3)
2NO3– + 12H+ + 10e → N2 + 6H2O, (4)
NO3– + 10H+ + 8e → NH4+ + 3H2O. (5)
При прочих равных условиях образование тех или иных продуктов восстановления азотной кислоты зависит от концентрации. Азотная кислота обладает окислительной способностью при любой концентрации, при этом, однако, чем концентрированнее НNО3, тем менее глубоко она восстанавливается.
С одним и тем же восстановителем, например цинком, кислота, если она концентрированная, будет обязательно реагировать по схеме (1) с выделением NО2; если НNО3 разбавленная, то она может взаимодействовать с Zn по любой схеме (2)-(5), в зависимости от степени разбавления.
Азотная кислота взаимодействует со всеми металлами, за исключением Аu, Рt, W. Концентрированная НNО3 не взаимодействует при обычных условиях также с Fе, Аl и Сr, которые она пассивирует, однако при очень сильном нагревании НNО3 взаимодействует и с этими металлами.
Большинство неметаллов и сложных веществ восстанавливают HNO3, как правило, до NO (реже до NО2):
ЗР + НNО3 + 2Н2О = 3Н3РО4 + NО,
S + 2НNО3 = Н2SО4 + 2NО,
3C + 4НNО3 = 3СО2 + 4NО + 2Н2О,
ZnS + 8НNО3(конц) = ZnSО4 + 8NО2 + 4Н2O,
6НCl + 2НNO3(конц) = 3Сl2 + 2NО + 4Н2О. (6) .
С помощью концентрированной Н/>NО3 можно растворить даже золото. Для этого нужно взять смесь из одного объема концентрированной НNО3 и трех объемов концентрированной соляной кислоты (такую смесь называют царской водкой):
Аu + НNО3 + 4НСl = Н[АuСl4] + NO + 2Н2О.
Действие царской водки объясняется тем, что концентрированная НNО3 окисляет НСl по реакции (6) до свободного хлора, который в момент выделения является очень сильным окислителем. Поэтому при растворении металлов в царской водке получаются не соли азотной кислоты, а соответствующие хлориды.
ICSC 0328 — СУЛЬФАМИНОВАЯ КИСЛОТА
ICSC 0328 — СУЛЬФАМИНОВАЯ КИСЛОТА| СУЛЬФАМИНОВАЯ КИСЛОТА | ICSC: 0328 |
| МОНОАМИД СЕРНОЙ КИСЛОТЫ АМИДОСЕРНАЯ КИСЛОТА АМИНОСУЛЬФОНОВАЯ КИСЛОТА | Май 2018 |
| CAS #: 5329-14-6 | |
| UN #: 2967 | |
| EINECS #: 226-218-8 |
| ОСОБЫЕ ОПАСНОСТИ | ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ | ТУШЕНИЕ ПОЖАРА | |
|---|---|---|---|
| ПОЖАР И ВЗРЫВ | Горючее при определенных условиях. При пожаре выделяет раздражающие или токсичные пары (или газы). Риск пожара или взрыва при контакте с несовместимыми веществами. См. Химические Опасности. | НЕ использовать открытый огонь. НЕ допускать контакта с несовместимыми материалами: См. Химические Опасности | Использовать распыленную воду, пену, порошок, двуокись углерода. В случае пожара: охлаждать бочки и т.д. распыляя воду. |
| СИМПТОМЫ | ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ МЕРЫ | ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ | |
|---|---|---|---|
| Вдыхание | Кашель. Боли в горле. | Применять местную вытяжку или средства защиты органов дыхания. | Свежий воздух, покой. Обратиться за медицинской помощью, если чувствуете недомогание. |
| Кожа | Покраснение. Боль. | Защитные перчатки. Защитная одежда. | Промыть кожу большим количеством воды или принять душ. обратиться за медицинской помощью в случае раздражения кожи.. |
| Глаза | Покраснение. Боль. Ожоги. | Использовать защитные очки или маску для лица. | Промыть большим количеством воды в течение нескольких минут (снять контактные линзы, если это возможно сделать без затруднений). Немедленно обратиться за медицинской помощью. |
| Проглатывание | Кашель. Боль в горле. | Не принимать пищу, напитки и не курить во время работы. | Прополоскать рот. Дать выпить один или два стакана воды. Обратиться к врачу, если вы чувствуете недомогание. |
| ЛИКВИДАЦИЯ УТЕЧЕК | КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА |
|---|---|
| Индивидуальная защита: защитная маска. НЕ допускать попадания этого химического вещества в окружающую среду. Смести просыпанное вещество в закрытые контейнеры. При необходимости, сначала намочить, чтобы избежать появления пыли. Осторожно нейтрализовать остаток . Затем хранить и утилизировать в соответствии с местными правилами. | Согласно критериям СГС ООН ОСТОРОЖНО Вызывает раздражение кожиВызывает серьезное раздражение глаз Вредно для водной флоры и фауны Транспортировка |
| ХРАНЕНИЕ | |
| Хранить только в оригинальной упаковке. Отдельно от пищевых продуктов и кормов и несовместимых метераилов. См. химические опасности. Хранить сухим. Хранить в местах не имеющих сливов или доступа к канализации | |
| УПАКОВКА | |
| Не перевозить с продуктами питания и кормами для животных. |
Исходная информация на английском языке подготовлена группой международных экспертов, работающих от имени МОТ и ВОЗ при финансовой поддержке Европейского Союза. |
| СУЛЬФАМИНОВАЯ КИСЛОТА | ICSC: 0328 |
| ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА | |
|---|---|
Агрегатное Состояние; Внешний Вид Физические опасности Химические опасности | Формула: H3NO3S / NH2SO3H |
| ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ И ЭФФЕКТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ | |
|---|---|
Пути воздействия Эффекты от кратковременного воздействия | Риск вдыхания Эффекты от длительного или повторяющегося воздействия |
| Предельно-допустимые концентрации |
|---|
| ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА |
|---|
| Вещество опасно для водных организмов. |
| ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ |
|---|
| Классификация ЕС |
| (ru) | Ни МОТ, ни ВОЗ, ни Европейский Союз не несут ответственности за качество и точность перевода или за возможное использование данной информации. © Версия на русском языке, 2018 |
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Кинетика и механизм термического разложения азотной кислоты в сернокислых растворах
Казаков А.И., Андриенко Л.П., Ю. Рубцов И., Ж. Физ. Хим., 53 , 1055 (1979).
Google ученый
С.С. Одокиенко, Н.В. Латыпов, Ю. Федоров А.А., Вишневский Э.Н. // Журн. Прикл. Хим., 51 , 1023 (1978).
Google ученый
Г.М. Шутов, О.Г. Улько, Л.М. Ефремова, Е.Ю. Орлова, Рукопись депонирована во Всесоюзный институт научно-технической информации 11 мая 1982 г. , № 2350–82.
О.С. Галюк, Ю. Рубцов И., Малиновский Г.Ф., Манелис Г.Б. // Журн. Физ. Хим., 9 , 2319 (1965).
Google ученый
W. F. Giaugue, E. W. Hornung, J. E. Kunzler, T. R. Rubin, J. Am.Chem. Soc., , 82, , 62 (1960).
Google ученый
F. Seel, V. Hartmann и W. Z. Combler, Z. Naturforsch., 276 , 325 (1978).
Google ученый
Х. Эйринг и Ф. Дэниелс, J. Am. Chem. Soc., 52 , 1472 (1930).
Google ученый
Казаков А.И., Казаков Л.Андриенко, Ю. Рубцов И., Ж. Физ. Хим., 53 , 1054 (1979).
Google ученый
Атрощенко В. И., Каргин С. И. Азотнокислотная технология, Госхимиздат, Москва (1962), с. 523.
Google ученый
(PDF) Термическое разложение азотной кислоты при нагревании в адиабатических условиях
Термическое разложение азотной кислоты при нагревании в адиабатических условиях
Условия
Pranay Kumar Sinha, Shekhar Kumar *, U.Камачи Мудали и Р. Натараджан
Отдел исследований и разработок в области переработки, Центр атомных исследований Индиры Ганди, Калпаккам 603102
* E-mail: [email protected]
Ni tric acid является важным солевым агентом для всех Большинство ядерных систем экстракции растворителей в водном маршруте переработки
. При повышенных температурах происходит протекание реакции между органическим экстрагентом и азотной кислотой, в результате чего
находится под быстрым давлением десяти, что приводит к разрушениям содержания.В данной работе сообщается об исследованиях термического разложения водных растворов азотной кислоты
при повышенной температуре в адиабатической системе в условиях закрытой вентиляции.
Введение
ТБФ — практически универсальный экстрагент для экстракции растворителем
операций в ядерном топливном цикле. Разложение нитрированного
ТБФ при повышенных температурах является серьезной проблемой для безопасности. Общепризнанная реакция нитрования ТБФ
следующая —
OP (OC4H9) 3 + 15.6 HNO3 ® h4PO4 + 12CO2
+ 19,8h3O + 7,8N2 (1)
На основании уравнения 1 при 150 ° C повышение давления из-за кислотной реакции TBP-азотной
будет ограничено примерно 76 фунтами на кв. Дюйм / г ТБФ. в автоклаве
объемом 1 л. Хайдер [1] также перечисляет несколько иную реакцию
следующим образом:
OP (OC4H9) 3 + 14,4 HNO3 ® h4PO4 + 12CO2
+ 19,2h3O + 7,2N2 (2)
Уравнение 2 предсказывает около 74 фунтов на кв. Дюйм / г давления ТБФ при 150 ° C
в автоклаве объемом 1 л.Следующая реакция указывает на один из
многих возможных путей разложения азотной кислоты при нагревании при повышенных температурах
—
2HNO3 ® h3O + N2 + 2.5O2 (3)
Другие реакции также могут иметь место с образованием NOx. Согласно
уравнение 3, при 150 ° C, гипотетическое повышение давления из-за разложения азотной кислоты
будет примерно 1150 фунтов на квадратный дюйм / моль HNO3 в
автоклаве объемом 1 л. Следовательно, кажется, что большая часть повышения давления
может быть связана с разложением азотной кислоты в
различными путями.Однако в литературе по этой теме
мало информации.
Поскольку имеется мало экспериментальных данных в открытой области для
термического разложения азотной кислоты в замкнутых пространствах в адиабатических условиях
и результирующего повышения давления, авторы
исследовали то же самое в адиабатическом калориметре в условиях
закрытых вентилей. . В этой статье представлены некоторые результаты этих
исследований.
Экспериментальные работы
Вода ASTM Grade-1 согласно ASTM D-1193 [1] с удельным сопротивлением
, равным 18.2 MW cm при 298,15 K и TOC <15ppb из
Система MILLIPORE Simplicity использовалась в экспериментах
для приготовления реагента / раствора. AR сорта
азотная кислота с концентрацией приблизительно 15,8 М была использована в качестве основания.
кислота и другие концентрации кислоты (~ 2N и 8N) были
, полученные путем ее разбавления водой Millipore. Концентрации водной кислоты
определяли кислотно-основным титрованием с
0,05 н. Na2CO3 в автотитраторе METROHM 809 с 48-позиционным автосамплером
, соединенным с автоматическим пипетированием.
Вид установки адиабатического калориметра показан на рис.1. Он
состоял из стеклянной ячейки объемом 10 мл, электрического ленточного нагревателя
мощностью 24 Вт для нагрева, термопары типа K для измерения температуры внутри ячейки
, изоляции из минеральной ваты, а также оболочки
в алюминиевой фольге для минимизация передачи тепла
с окружающей средой. Ячейку помещали в паар-бомбу высокого давления
объемом 350 мл, герметично закрывали и создавали давление 75-80
фунтов на квадратный дюйм, чтобы свести к минимуму испарение во время раннего нагрева.Перемешивание
осуществлялось мощной магнитной мешалкой. Выделенный контроллер
обеспечивает различные режимы работы, а именно.
Программируемая рампа свободного хода, а также режим DSC. Электронный модуль измерения давления
был откалиброван на месте в двух точках
с использованием цифрового манометра, установленного в системе.
Навеска образца азотной кислоты (от ~ 20 до 200 мг)
была взята внутри стеклянной ячейки, и кусок проволоки
SS-316 3/16 ”длиной 5-7 мм был также помещен внутрь ячейки для моделирования металлическая поверхность
.После герметизации и повышения давления изолированную ячейку
нагревали электрически со скоростью приблизительно 2 ° C / мин в режиме управления PID
до максимальной температуры 250 ° C. Данные температуры и давления
регистрировались системным программным обеспечением с интервалом
1 фунт / кв. Дюйм, а также 1 ° C. В этой статье представлены результаты для трех концентраций кислоты
(2M, 8M и 15,8 M).
Результаты и обсуждение
Три концентрации 2M, 8M и 15.8M были выбраны по следующим критериям.Кислота 2M обычно используется
во время операций экстракции растворителем, кислота 8M используется во время
растворения отработавшего ядерного топлива во время водного маршрута
B-18
208 NUCAR 2011, Висакхапатнам, ИНДИЯ
Рис.1 Адиабатический калориметр ( f ~ 1.05) в НИОКР.
Некоторые физико-химические свойства системы азотная кислота — диоксид азота — вода. Кинетика термического разложения азотной кислоты в жидкой фазе. Электролитическая проводимость тройной системы азотная кислота — диоксид азота — вода при 32 градусах по Фаренгейту и атмосферном давлении
Citation
Робертсон, Гленн Д.(1953) Некоторые физико-химические свойства системы азотная кислота — диоксид азота — вода. Кинетика термического разложения азотной кислоты в жидкой фазе. Электролитическая проводимость тройной системы азотная кислота — диоксид азота — вода при 32 градусах по Фаренгейту и атмосферном давлении. Диссертация инженера, Калифорнийский технологический институт. DOI: 10.7907 / Z3QB-4Q13. https://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-05092003-0
Реферат
Часть I.
Исследование кинетики разложения жидкой фазы азотной кислоты показало, что реакция, вероятно, протекает путем мономолекулярного разложения пятиокиси азота, которая существует в чистой кислоте. Действие некоторых неорганических добавок на подавление скорости разложения согласуется с постулатом о пятиокиси азота. Было обнаружено, что величина ингибирования разложения различными добавками недостаточна для предотвращения возможного достижения высоких равновесных давлений в результате разложения, когда азотная кислота хранится в закрытых контейнерах.Растворимость кислорода в дымящей азотной кислоте была определена для давления кислорода до 21 атмосферы в диапазоне температур от 35 [градусов] до 70 [градусов] C. Было обнаружено, что в этих условиях растворимость кислорода увеличивается с повышением температуры.
Часть II.
Электролитическая проводимость системы азотная кислота — диоксид азота — вода в жидкой фазе измерялась при 0 [градусах] C и давлении 1 атмосфера для композиций, содержащих более 0.80 массовая доля азотной кислоты. Электропроводность связанных бинарных систем азотная кислота — вода и азотная кислота — диоксид азота измерена во всем диапазоне составов от 0 до 1,00 массовых долей азотной кислоты. Измерения проводимости являются дополнительным доказательством самоионизации чистой азотной кислоты и ионизации диоксида азота, растворенного в азотной кислоте.
| Тип позиции: | Тезис (диплом инженера) | ||
|---|---|---|---|
| Учредитель степени: | Калифорнийский технологический институт | ||
| Подразделение: | Химия и химическая инженерия | ||
| Доступность диссертации: | Общедоступная (доступ по всему миру) | ||
| Научные консультанты: | |||
| Комитет по диссертациям: | |||
| Дата защиты: | Номер записи: | CaltechETD: etd-05092003-0 | |
| Постоянный URL: | https: // resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-05092003-0 | ||
| DOI: | 10.7907 / Z3QB-4Q13 | ||
| Политика использования по умолчанию: | Права на коммерческое воспроизведение, распространение, демонстрацию или исполнение этой работы не предоставляются. | ||
| Идентификационный код: | 1690 | ||
| Коллекция: | CaltechTHESIS | ||
| Депозит: | Импортировано из ETD-db | ||
| Депонировано на: | 09 мая 2003 г. | ||
| Последнее изменение: | 21 декабря 2019 г. 02:09 |
Только персонал хранилища: страница управления предметами
Термическое разложение нитрированного три-н-бутилфосфата в проточном реакторе
Tri- n -бутилфосфат (ТБФ) — универсальный ядерный экстрагент, коммерчески используемый в процессе PUREX в течение последних 60 лет.Однако он склонен к нитрованию и термическому разложению, и, как следствие, событие красного масла может начаться в нескольких рабочих условиях, что приведет к сильному повышению давления в емкости / ячейке, если вентиляция недостаточна. В этой работе была сделана попытка понять путь реакции термического разложения нитрованного ТБФ в проточном реакторе при атмосферном давлении. Многие продукты реакции были идентифицированы и количественно определены инструментальными методами, такими как HPLC-RI и GC-TCD. Экспериментальные данные были проанализированы с помощью модели степенного закона и были оценены кажущиеся константы скорости.Энергия активации термического разложения нитрованного ТБФ, исходя из температурной зависимости типа Аррениуса, была оценена как кДж · моль -1 . Экспериментально изучено влияние изменения температуры и концентрации азотной кислоты на превращение ТБФ в продукты разложения и распределение продуктов. На основе экспериментальных наблюдений предложена структура механизма реакции термического разложения нитрованного ТБФ.
1. Введение
В промышленности по переработке ядерного топлива экстракция растворителем представляет собой рентабельный процесс выделения неиспользованного урана и плутония из сложной топливной матрицы [1].Существует множество растворителей, которые могут эффективно извлекать уран, плутоний или торий из растворов азотной кислоты, но три- n -бутилфосфат (ТБФ) является одним из важных органических растворителей, используемых на стадии кислотной экстракции в процессе разделения на перерабатывающих предприятиях [ 2, 3]. Это связано с его общим превосходством в эксплуатации, безопасности, физических свойствах, радиационной стойкости и экономичности. Одним из наиболее желательных атрибутов ТБФ является его высокая температура вспышки, 146 ° C, по сравнению с другими растворителями.Сообщенные температура кипения и плотность ТБФ при 25 ° C составляют 289 ° C и 0,973 г / мл соответственно [4–6]. Большинство операций экстракции растворителем проводится в условиях окружающей среды без нагревания ТБФ и безопасно выполняется в течение десятилетий. После процесса экстракции рафинат, содержащий продукты деления и растворенный ТБФ, остается в виде высокоактивных радиоактивных отходов, которые необходимо сконцентрировать в испарителе для хранения и дальнейшего обращения. В процессе испарения вода непрерывно испаряется, что приводит к отделению растворенного ТБФ от водного слоя.При 130 ° C образуется «красное масло» (комплексы ТБФ и HNO 3 ), которое в дальнейшем претерпевает экзотермические реакции. При непрерывном концентрировании водной фазы скорость образования газов превышает скорость их удаления, что увеличивает давление испарителя, и реакция идет в неуправляемом состоянии, что приводит к взрыву [7, 8]. К настоящему времени в истории зарегистрировано несколько взрывов, произошедших из-за разложения красного масла [9–13].
Элементы управления температурой, давлением, массой и концентрацией являются важным фактором для смягчения последствий взрыва красного масла.Поддержание температуры ниже 130 ° C обычно считается безопасным пределом для предотвращения взрыва красного масла. Достаточная вентиляция служит для удержания давления под контролем, чтобы не разрушить технологический сосуд, а также предоставляет средства для испарительного охлаждения, чтобы красное масло не достигало неуправляемой температуры. Контроль массы включает промывку разбавителем или керосином с последующим усиленным отстаиванием в декантерах для удаления органических веществ из потока сырья, которые способны давать красное масло. Ограничение общего доступного TBP — это альтернативный метод контроля массы, который смягчает последствия взрыва красной нефти за счет управления максимальной доступной взрывной энергией.Наконец, контроль концентрации включает поддержание концентрации азотной кислоты ниже 10 моль · дм -3 . Параметры управления следует использовать отдельно; скорее, их следует использовать вместе, чтобы обеспечить эффективную глубокоэшелонированную защиту для предотвращения взрыва красной нефти [14].
Для эффективного использования упомянутых выше контрольных параметров отделение ТБФ от водного рафината и его количественное определение до уровня ниже ppm играет важную роль с точки зрения экологической безопасности [15].В процессе PUREX, где ТБФ подвергается воздействию кислых условий (азотно-водная фаза) и гамма-излучения (U, Th и продукты деления), он подвергается гидролитическим и радиолитическим реакциям, приводящим к образованию некоторых нежелательных компонентов, в основном дибутилфосфата (ДБФ) и в меньшей степени монобутилфосфат (МБФ). Многочисленные аналитические методы, такие как GC-FID [16–19], титриметрия [20], комплексная гравиметрия [21], ионно-парная хроматография [22–24], колориметрия [25, 26], ИК, УФ-видимая спектроскопия, ЯМР-спектроскопия [ 7, 22] и AAS [27] существуют для определения TBP на более высоком уровне концентрации.Высокоскоростной изотахофорез [28] был успешно использован для анализа смеси разложения ТБФ.
В этом отчете было изучено равновесие чистого ТБФ и водных растворов азотной кислоты и определена растворимость ТБФ в различных концентрациях раствора азотной кислоты. Уравновешенный ТБФ далее подвергается разложению в реакторе непрерывного действия с идеальным вытеснением. Реактор непрерывного действия был специально выбран для исследований с точки зрения безопасности. Изучено влияние концентрации и температуры на разложение уравновешенного ТБФ.Подробный механизм реакции термического разложения ТБФ-азотной кислоты был предложен на основе профиля продуктов реакции [29–35]. Данные, полученные в этих экспериментах, могут быть полезны для анализа подводных камней процесса стеклования радиоактивных отходов после процесса экстракции, а именно UREX, PUREX.
2. Материалы и методы
2.1. Материал
Азотная кислота (69–72%), ТБФ (чистота 99%), бутанол (чистота 99,6%), фосфорная кислота (чистота> 97%) и ацетонитрил (степень чистоты для ВЭЖХ) были закуплены у SD Fine-Chem. limited, Мумбаи, Индия.Стандартная смесь MBP-DBP (46% -54%) была получена из Центра атомных исследований Индиры Ганди, Калпаккам. Стандартные газы, такие как O 2 , CO, H 2 , CO 2 и C 1 –C 4 углеводородов были закуплены у Alchemie gas, а другие газы, такие как NO, NO 2 и N 2 О были закуплены у Amol gas and chemical Pvt., Ltd., Мумбаи, Индия.
2.2. Экспериментальная установка для реакции убегания
Реакцию убегания между ТБФ и HNO 3 проводили в трубчатом реакторе с непрерывным потоком SS 316 (длина 125 см и внутренний диаметр 4 мм).Реактор помещали в керамическую печь, которая могла нагреваться электрически до 575 ° C. Температура печи контролировалась терморегулятором с термопарой типа К. Для загрузки в реактор ТБФ, уравновешенного азотной кислотой, использовали перистальтический насос. Индикатор температуры и индикатор давления помещали в конец реактора с помощью четырехходового клапана. Реактор был снабжен металлическим конденсатором, рубашкой с водяным охлаждением и разделителем фаз. Газообразные продукты проходили через цифровой расходомер газа для измерения расхода выделяемых газов.Схематический вид экспериментальной установки показан на рисунке 1.
2.3. Метод анализа
Концентрацию азотной кислоты в органической фазе измеряли титрованием водным раствором 1,011 моль · дм -3 NaOH. Количество воды в органической фазе оценивали титрованием по Карлу-Фишеру. Жидкие продукты анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с детектором показателя преломления с использованием колонки Hypersil C18 длиной 5 мкм, м, длиной 250 мм.Колонку устанавливали на хроматограф для ВЭЖХ JASCO PU-980, оборудованный петлевым инжектором на 20 микролитров и детектором показателя преломления (Jasco RI-2031 plus). Колонку уравновешивали 70% ацетонитрила и 30% деионизированной воды в качестве подвижной фазы при скорости потока 0,5 мл / мин. ВЭЖХ-хроматограф, показывающий все жидкие продукты, обозначен на рисунке 2.
Качественный и Количественный анализ газообразных продуктов проводили на газовом хроматографе Chemito GC 8610, оборудованном детектором теплопроводности (ДТП).Выделившиеся газы отделяли на насадочной колонке Haysep D из нержавеющей стали (длина 25 футов, внутренний диаметр 2,4 мм). Температура печи и температура TCD поддерживались постоянными на уровне 35 ° C и 100 ° C соответственно. Температура порта инжектора поддерживалась на уровне 35 ° C. В методе GC-TCD азот использовался в качестве газа-носителя для обнаружения H 2 , O 2 , CO 2 , NO и N 2 O, тогда как водород использовался в качестве газа-носителя для анализа N 2 . Скорость потока обоих газов-носителей поддерживалась на уровне 15 мл / мин.Хроматограф ГХ, показывающий весь газообразный продукт, обозначен на рисунке 3.
2.4. Равновесия ТБФ с различной концентрацией азотной кислоты
Растворы азотной кислоты с концентрациями 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14 моль / л были приготовлены из 15,6 моль / л исходного раствора концентрированной азотной кислоты сорта AR и деминерализованная вода с удельным сопротивлением 18,2 МОм · см. Эти растворы анализировали титрованием стандартным раствором 1,011 моль / л раствора NaOH. Уравновешивание ТБФ проводили путем смешивания одного объема 100% ТБФ и пяти объемов азотной кислоты различных концентраций в шейкере в течение 24 часов.После уравновешивания водную и органическую фазы разделяли в стеклянной делительной воронке. Кислотность обеих фаз анализировали кислотно-основным титрованием с 1,011 моль / л растворами NaOH.
2.5. Разложение нитрированного ТБФ в трубчатом реакторе непрерывного действия
Для изучения влияния концентрации была проведена полная эвакуация реактора. Температуру внешней стенки реактора устанавливали на 158 ° C с помощью нагревателя, в результате чего внутренняя температура реактора составляла 150 ° C в условиях потока; для температурных исследований она варьировалась от 140 до 180 ° C соответственно.Нитрованный ТБФ прокачивали через реактор перистальтическим насосом через обратные клапаны с помощью силиконовых трубок со скоростью 0,5 мл / мин. Продукты реакции пропускали через охлажденный конденсатор и окончательно разделяли на жидкую и газовую фазы. Газы пропускали из цифрового газового расходомера для измерения общего объема добытого газа. Газообразные продукты и жидкую фазу собирали и анализировали с помощью газовой хроматографии и жидкостной хроматографии высокого давления соответственно.Эти результаты перечислены в таблицах 4 и 5.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Исследования равновесия
Из исследований равновесия ясно, что по мере увеличения концентрации азотной кислоты в водной фазе способность ТБФ извлекать азотную кислоту снижается. Поглощение кислоты органической фазой указано в таблице 1. В случае 2 моль / л азотной кислоты 60% азотной кислоты экстрагируется в органическую фазу, тогда как для концентрированной азотной кислоты (15,6 моль / л) 35% азотной кислоты составляет экстрагируют в органическую фазу.Коэффициент распределения азотной кислоты в воде и ТБФ уменьшается по мере увеличения концентрации азотной кислоты, но было обнаружено, что он остается постоянным при концентрации азотной кислоты ≥10 моль / л. Следовательно, при более высокой концентрации азотной кислоты (≥10 моль / л) коэффициент распределения азотной кислоты в воде и ТБФ составляет 0,36. По мере увеличения концентрации азотной кислоты в водной фазе растворимость ТБФ снижается, и было обнаружено, что при более высокой концентрации азотной кислоты (≥10 моль / л) ТБФ не растворяется в водной фазе.Растворимость ТБФ в воде оценивали методом ВЭЖХ, результаты приведены в таблице 2.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9324 |
9324 | |||||||||||
| Содержание ТБФ в водной фазе (ppm) | ||
| 2 | 326 | |
| 4 | 276 | |
| 6 | 94 | |
3.2. Состав продукта
Разложение нитрованного ТБФ проводили в реакторе непрерывного действия с идеальным вытеснением. Реакционную массу пропускали через конденсатор, охлаждаемый льдом, так что конденсируемые пары можно было конденсировать и далее разделять с помощью фазового сепаратора. Жидкие продукты анализировали методом HPLC-RI, который показывает присутствие MBP, DBP, бутанола и непрореагировавшего TBP. Ожидалось, что азотная кислота приведет к полному гидролизу ТБФ, но метод HPLC-RI подтвердил отсутствие фосфорной кислоты.Газообразные продукты переносились в цифровой расходомер газа, который измерял общее количество газа, образовавшегося во время реакции, собирался в трубку для отбора проб газа с газовой камерой и анализировался методом GC-TCD. Результаты показали, что присутствие H 2 , O 2 , N 2 , CO 2 , NO и N 2 O. Хотя первоначально полученный газ был оранжево-коричневого цвета, что предполагает присутствие NO 2 , метод GC-TCD подтвердил отсутствие NO 2 в газообразных продуктах.Все продукты были идентифицированы путем сравнения их индексов удерживания со стандартными компонентами.
3.3. Влияние рабочих параметров на термическое разложение нитрированного ТБФ
Влияние рабочих параметров на однофазное термическое разложение нитрованного ТБФ было изучено путем изменения температуры от 140 ° C до 180 ° C вместе с концентрацией азотной кислоты. Для этого исследования использовались три раствора азотной кислоты в ТБФ с соответствующими концентрациями 2,85,3.14 и 4,12 моль / л получали смешиванием соответствующих водных растворов азотной кислоты с концентрацией 6, 8 и 12 моль / л с чистым ТБФ в течение 24 часов. Влияние температуры на образование газа во время термического разложения ТБФ, уравновешенного 6, 8 и 12 моль / л азотной кислоты, показано на рисунке 4. Также наблюдалось увеличение концентрации азотной кислоты, увеличивающее выход газа, а также скорость гидролиза ТБФ. Влияние температуры на состав газообразных продуктов, образующихся при термическом разложении ТБФ, уравновешенных 6, 8 и 12 моль / л азотной кислоты, показано в таблице 3 и на рисунках 5, 7 и 9 соответственно.Это говорит о том, что образовалось большое количество закиси азота (N 2 O), но было обнаружено, что концентрация закиси азота снижается при повышении температуры. С повышением температуры разложение азотной кислоты увеличивается, что приводит к увеличению образования азота. Выход водорода резко возрастает при повышенных температурах (от 160 до 180 ° C). Во всех случаях наблюдалось небольшое количество оксида азота и кислорода. Было обнаружено, что при более высокой температуре выход диоксида углерода снижается, поскольку при повышенной температуре наблюдается незначительное образование кокса.Влияние температуры на профиль жидкого продукта во время термического разложения ТБФ, уравновешенного 6, 8 и 12 моль / л азотной кислоты, схематично показано в таблице 4 и на рисунках 6, 8 и 10 соответственно. Также было замечено, что превращение ТБФ в продукты разложения увеличивается с увеличением преобладающей кислотности, а также температуры. По мере увеличения разложения ТБФ образование МБФ, ДБФ и бутанола также увеличивалось, но количество бутанола не было таким значительным. При парофазном разложении бутанола в окислительных условиях получали диоксид углерода и водород.Подтверждено, что концентрация азотной кислоты играет важную роль в реакциях нитрования / разложения ТБФ. Таким образом, необходимо изучить влияние концентрации азотной кислоты на разложение нитрованного ТБФ. Для этого ТБФ уравновешивают 2, 4, 6, 8, 10 и 12 моль / л азотной кислотой. Температуру реактора поддерживают на уровне 150 ° C. На рисунке 11 показано увеличение выхода газообразного продукта с увеличением концентрации азотной кислоты в ТБФ. Частично это может быть связано с образованием бутанола и бутилнитрата как продуктов разложения, так как бутилнитрат очень реакционноспособен при комнатной температуре.Влияние концентрации азотной кислоты на выход газообразных и жидких продуктов показано на рисунках 12 и 13 соответственно.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Leave A Comment