Амелин А.Г. Производство серной кислоты
Глава 11. Физико-химические основы нитрозного процесса
СВОЙСТВА НИТРОЗЫ
В технике нитрозой называют растворы окислов азота (N2O3) в водных растворах серной кислоты. Растворимые в серной кислоте окислы азота в зависимости от степени их окисления образуют нитрозилсерную кислоту по реакции (1) или нитрозилсерную и азотную кислоты по реакции (2).
2H2SO4 + N2O3 = 2HNSO5 + H2O (1),
H2SO4 + 2NO2 = HNSO5 + HNO3 (2).
Нитрозилсерная кислота представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы (темп. пл. 73 °С), расплывающиеся при соприкосновении с влажным атмосферным воздухом.
Температура кристаллизации нитрозы, применяемой в нитрозном процессе, при одинаковой концентрации исходной серной кислоты повышается с увеличением содержания в ней N2O3 (табл. 1).
Таблица 1 - Зависимость температуры кристаллизации нитрозы от содержания N2O3 и концентрации исходной серной кислоты
| Содержание N2O3 в нитрозе, % |
Температура кристаллизации нитрозы, °С |
| 65% H2SO4 в исходной кислоте |
75% H2SO4 в исходной кислоте |
| 5 |
-45 |
-35 |
| 10 |
-17 |
-18 |
| 15 |
+4 |
-8 |
| 20 |
- |
+6 |
Нитрозилсерная кислота, полученная растворением окислов азота в безводной серной кислоте, вполне устойчива, в водных же растворах серной кислоты она гидролизуется с образованием серной и азотистой кислот:
HNSO5 + H2O = H2SO4 + HNO2 (3).
Степень гидролиза нитрозилсерной кислоты увеличивается с повышением температуры и понижением концентрации серной кислоты. В зависимости от содержания H2SO4 в исходной кислоте степень гидролиза нитрозилсерной кислоты при комнатной температуре изменяется следующим образом:
Таблица 2 – Степень гидролиза нитрозилсерной кислоты
| Содержание H2SO4, % |
98 |
95 |
92 |
90 |
87 |
80 |
70 |
57 |
| Степень гидролиза HNSO5, % |
1.1 |
4.0 |
7.3 |
12.4 |
19.4 |
27.7 |
49.8 |
100 |
В нитрозе, полученной растворением окислов азота в кислоте, содержащей менее 73% H2SO4, азотистая кислота, образующаяся при гидролизе HNSO5, распадается:
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O (4).
Растворимость NO в нитрозе несколько больше, чем в безнитрозной серной кислоте; она повышается с увеличением концентрации нитрозилсерной кислоты и исходной серной кислоты и понижается с ростом температуры. В табл. 3 приведены данные о растворимости окиси азота в нитрозе при давлении NO, равном 760 мм рт. ст., и температуре 40 °С.
Растворимость N2O3 в водных растворах серной кислоты пропорциональна давлению окислов азота и понижается с ростом температуры.
Таблица 3 – Зависимость растворимости NO в нитрозе от содержания в ней HNSO5 и концентрации H2SO4 в исходной серной кислоте
| Содержание HNSO5, % |
Растворимость NO, % |
| 75% H2SO4 |
92% H2SO4 |
| 2 |
0.04 |
0.08 |
| 4 |
0.11 |
0.19 |
| 6 |
0.17 |
0.28 |
| 8 |
0.26 |
0.31 |
| 10 |
0.28 |
0.32 |
Над растворами смесей нитрозилсерной и азотной кислоты парциальное давление окислов азота повышается с увеличением концентрации HNO3. Давление окислов над такими смесями больше, чем над растворами нитрозилсерной кислоты и растворами азотной кислоты при одинаковой их нитрозности.
ДонНТУ
Портал магистров ДонНТУ
Реферат
Библиотека
Ссылки
Отчет о поиске
Индивидуальное задание