Какими будут продукты реакции PbO2+NH3

[А-N-О-N-I-M]

Какими будут продукты реакции PbO2+NH3

[Termoyad]

Азот, вода, оксид свинца.

В растворе - труднее сказать, но скорее то же самое и выход близкий к нулю.

[aversun]

В растворе аммиака реакции с PbO2 не будет. При нагревании реакция может идти и до PbO и, при большем нагреве, до Pb.

[А-N-О-N-I-M]

В растворе аммиака реакции с PbO2 не будет. При нагревании реакция может идти и до PbO и, при большем нагреве, до Pb.

а почему не образуется оксидов азота?

[aversun]

а почему не образуется оксидов азота?

А с чего бы вдруг они образовывались? Азот с PbO2 не реагирует.

[WASQ]

А с чего бы вдруг они образовывались? Азот с PbO2 не реагирует.

 

Так он и с кислородом реагирует ооочень неохотно. А вот из аммиака и кислорода оксиды азота получить значительно легче.

Азот же там выделяться будет не сразу в виде молекул N2?

[IUPAC]

Так он и с кислородом реагирует ооочень неохотно. А вот из аммиака и кислорода оксиды азота получить значительно легче.

Азот же там выделяться будет не сразу в виде молекул N2?

 

Не знаю как на счет легче, энергетически невыгодный процесс...

 

При окислении аммиака кислородом воздуха на катализаторе возможно протекание следующих реакций:

 

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 907,3 кДж (1)

 

4NH₃ + 4O₂ = 2N₂O + 6H₂O + 1104,9 кДж (2)

 

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O + 1269,1 кДж (3),

 

а также реакция с участием образующегося оксида азота (II):

 

4NH₃ + 6NO = 5N₂ + 6H₂O + 110 кДж (4)

 

Все реакции практически необратимы, поэтому направление процесса окисления определяется соотношением скоростей реакций 1 – 4. Из трех основных реакций окисления аммиака (1 – 3) реакция 3 термодинамически наиболее вероятна, так как протекает с максимальным выделением тепла. Поэтому, в отсутствии катализатора окисление аммиака идет преимущественно до элементарного азота. Для ускорения целевой реакции окисления до оксида азота (II) применяют селективно действующие катализаторы. В современных установках используют платиновые катализаторы в виде пакета сеток из сплава платины с 7,5% родия, или двухступенчатые катализаторы в виде слоя таблетированной смеси оксидов железа (III) и хрома (III). Введение родия повышает механическую прочность и уменьшает потери платины за счет ее уноса током газа. Поверхность подобных катализаторов достигает 1,5 м²/м³ объема.

Платиновые катализаторы весьма чувствительны к каталитическим ядам, содержащимся в аммиаке и воздухе, образующим аммиачно-воздушную смесь (АмВС). Фосфористый водород вызывает его необратимое, а ацетилен, сероводород и органические соединения серы обратимое отравление. Так как вследствие этого активность катализатора снижается, его периодически регенерируют промывкой соляной или азотной кислотой.

В процессе работы поверхность катализатора разрушается и частицы его уносятся с потоком газа. Эрозия катализатора тем больше, чем выше температура, давление и объемная скорость газа, проходящего через катализатор. Для систем, работающих под высоким давлением, унос катализатора составляет 0,3 – 0,4 г на 1 тонну азотной кислоты.

Повышение температуры способствует увеличению скорости реакций и коэффициента диффузии аммиака в смеси и, поэтому, является наиболее эффективным средством увеличения скорости процесса, протекающего преимущественно в диффузной области. Вероятность реакции окисления до оксида азота (II) с повышением температуры возрастает почти вдвое, а реакции окисления до азота почти не изменяется.

Повышение давления ускоряет процесс окисления аммиака за счет увеличения концентрации реагентов и производительности катализатора, что позволяет сократить размеры аппаратуры. При этом, однако, снижается выход оксида азота (II) и увеличивается эрозия и унос катализатора, что удорожает продукцию. Так, если при атмосферном давлении (10⁵ Па) унос катализатора не превышает 0,05 г на тонну азотной кислоты, то при давлении 0,8 МПа он достигает 0,4 г/тонну.

Скорость каталитического окисления аммиака до оксида азота (II) весьма высока. За десятитысячные доли секунды степень превращения составляет 0,97 – 0,98 дол. ед. при атмосферном давлении и 0,98 – 0,96 при давлении 0,8 – 1,0 МПа.

Время контактирования зависит от природы катализатора и составляет: для платиновых катализаторов около 10^-4 – 10^-5 с, для окисных катализаторов около 10^-2 с. Увеличение времени контактирования, то есть снижение объемной скорости АмВС приводит к развитию реакции окисления аммиака до элементарного азота.

Оптимальный режим процесса на этой стадии должен обеспечить селективность окисления аммиака, минимальные потери катализатора вследствие его уноса и автотермичность процесса. Этим требованиям удовлетворяют следующие условия: температура 800⁰С, давление 0,1 – 1,0 МПа, молярное отношение O₂:NH₃=1,8-2,0, время контактирования 1-2 10^-4 с.

Для соблюдения этих условий исходная АмВС должна иметь состав: аммиак 0,10 – 0,115 об. дол., кислород 0,18 – 0,19 об. дол., азот 0,70-0,72 об.дол.

При использовании АмВС такого состава нитрозные газы, выходящие из контактного аппарата, содержат от 0,08 до 0,11 об. дол. оксида азота (II).