Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Herstellung von Salpetersäure

 
Zur Herstellung von Salpetersäure gibt es zwei Verfahren: 1. die Gewinnung der Säure aus ihren Salzen mittels Umsetzung mit Schwefelsäure und 2. die katalytische Verbrennung von Ammoniak.

1. Umsetzung von Schwefelsäure mit Kalium- oder Natriumnitrat:
Geräte und Chemikalien: Destillieranlage aus Rundkolben, Liebigkühler, Thermometer, Brenner, Ceran-Platte mit Vierfuß, Stativmaterial, Trichter, konz. Schwefelsäure, K- oder Na-nitrat;

Durchführung:
In den Rundkolben füllt man ca. 30 ml konz. Schwefelsäure und gibt dann durch denTrichter gut pulverisiertes K- oder Na-nitrat hinzu. Das Gemisch wird vorsichtig bei laufendem Liebig-kühler erhitzt und die Vorlage mit fließendem Wasser gekühlt.

Beobachtung
: ____________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Reaktionsgleichung: ______________________________________________________

Die Umsetzung von Schwefelsäure mit K- oder Na-nitrat zu Salpetersäure und

___________________ erfolgt gemäß dem Prinzip: Die ____________ Säure treibt die

________ Säure aus ihren ___________aus.

hno3-destille.gif (3765 Byte)
2. Die katalytische Verbrennung von Ammoniak (gewonnen nach dem Haber-Bosch-Verfahren) erfolgt nach dem Ostwald-Verfahren. Ammoniak wird mit Luft vermischt und in einem Reaktor bei 800 °C und einem Pt-Rh-Katalysator zu Stickstoffmonoxid und Wasser oxidiert:

Reaktionsgleichung: __ NH3 + __ O2 ----> ______ + ______ (1). In einem nachgeschalteten Reaktor reagiert das ____________________ mit Sauerstoff in

einer weiteren Oxidation zu _____________ (2).Diese Reaktion ist exotherm und muss deshalb bei Temperaturen < 50 °C durchgeführt werden.

Reaktionsgleichung: _____________ + _____________________ -----> ________________________

In den folgenden Adsorptionstürmen wird das ______________ mit Wasser zu einer ca. 50%-igen Salpetersäure umgesetzt, die durch eine nachgeschaltete

Destillationsanlage auf ca. 65% konzentriert werden kann.

Reaktionsgleichung:
_________ + ___________ —> _________ + ___________ (3).

Das dabei anfallende _________ wird nach Schritt 2 wieder zu _________________ oxidiert. Eine moderne Anlage stellt täglich bis zu 1200 Tonnen Salpetersäure her.

Verwendung:
Salpetersäure ist für die chemische Industrie eines der wichtigsten Zwischenprodukte zur Herstellung von _________________ und anderen chemischen Verbindungen (z.B. _______________, _________ , __________- _____________ . Mit Hilfe von Nitriersäure, einem Salpetersäure-Schwefelsäure-Gemisch, können viele Sprengstoffe hergestellt werden: die Nitrierung von Cellulose führt zu ____________________ (Schießbaumwolle), die Nitrierung von _________________zu hochsensiblem Nitroglycerin, das mit Kieselgur vermischt das handhabungssichere _______- ________ ergibt; die Nitrierung von Toluol führt zu TNT (__________________________________ ). Hexogen (RDX), einer der stärksten Sprengstoffe, entsteht durch Nitrierung von Hexamethylentetramin und Kaliumnitrat selbst  ist Bestandteil  von ____________________ .

 

Lösungen:
 

1. Umsetzung von Schwefelsäure mit Kalium- oder Natriumnitrat:

Beobachtung: Es destillieren braune Dämpfe ab. In der Vorlage sammelt sich gelb gefärbte konzentrierte Salpetersäure.

Reaktionsgleichung: 2 NaNO3    +  H2SO4    ---->  2  HNO3    +  2 Na2SO4

Die Umsetzung von Schwefelsäure mit K- oder Na-nitrat zu Salpetersäure und  Na-Sulfat erfolgt gemäß dem Prinzip: Die stärkere Säure treibt die schwächere Säure aus ihren Salzen aus.

2. Katalytische Verbrennung von Ammoniak

Reaktionsgleichung:  4  NH3 (g)  +  5  O2 (g)    ---->  4  NO (g)   +  H2O (l) ; Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid;

Reaktionsgleichung:  2 NO (g)  +  O2 (g)  --->  2  NO2 (g) ; Stickstoffdioxid,

Reaktionsgleichung:  3 NO2 (g)  +  H2O (l)   --->  2 HNO3 (aq)  + NO (g); Stickstoffmonoxid NO, Stickstoffdioxid NO2

Verwendung:  Düngemittel, Collodium, Amine, Farbstoffe, Trinitrocellulose, Glycerin, Dynamit, Trinitrotoluol, Schwarzpulver

update am 15.11.2016                                                                                                                                                                          zurück       zur Hauptseite