Хлорид калия и азотная кислота уравнение

Хлорид калия: способы получения и химические свойства

Хлорид калия KCl — соль щелочного металла калия и хлороводородной кислоты. Белое вещество, плавится и кипит без разложения. Умеренно растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 74,55; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 1, 984; t_пл = 770º C; t_кип = 1430º C;

Способ получения

1. Хлорид калия можно получить путем взаимодействия калия и разбавленной хлороводородной кислоты, образуются хлорид калия и газ водород:

2K + 2HCl = 2KCl + H₂↑.

2. При комнатной температуре, в результате взаимодействия калия и хлора, образуется хлорид калия:

2K + Cl₂ = 2KCl

3. Концентрированный раствор гидроксида калия реагирует с концентрированным раствором хлорида аммония при кипении. При этом образуются хлорид калия, газ аммиак и вода:

4. Разбавленная хлороводородная кислота реагирует с гидроксидом калия . Взаимодействие хлороводородной кислоты с гидроксидом калия приводит к образованию хлорида калия и воды:

KOH + HCl = KCl + H₂O

5. В результате взаимодействия сульфата калия и хлорида бария образуется сульфат бария и хлорид калия:

6. Карбонат калия взаимодействует с разбавленной соляной кислотой , образуя хлорид калия, углекислый газ и воду:

Качественная реакция

Качественная реакция на хлорид калия — взаимодействие его с нитратом серебра, в результате реакции происходит образование белого творожного осадка:

1. При взаимодействии с нитратом серебра , хлорид калия образует нитрат калия и осадок хлорид серебра:

KCl + AgNO₃ = KNO₃ + AgCl↓

Химические свойства

1. Хлорид калия вступает в реакцию со многими сложными веществами :

1.1. Хлорид калия взаимодействует с кислотами :

Хлорид калия в твердом состоянии при кипении реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата калия и газа хлороводорода:

1.2. Хлорид калия способен вступать в реакцию с многими солями :

1.2.1. Твердый хлорид калия реагирует с концентрированной и горячей серной кислотой и твердым перманганатом калия . Взаимодействие хлорида калия с перманганатом калия и серной кислотой приводит к образованию сульфата марганца, сульфата калия, газа хлора и воды:

1.2.2. Хлорид калия взаимодействует с гидросульфатом калия при температуре 450–700º C . При этом образуются сульфат калия и хлороводородная кислота:

1.2.3. При взаимодействии концентрированного раствора хлорида калия и насыщенного перхлората натрия выделяются перхлорат калия и хлорид натрия:

KCl + NaClO₄ = KClO₄↓ + NaCl

Азотная кислота

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.

В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.

Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:

Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.

При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в темном месте.

Реакции с неметаллами

Азотная кислота способна окислить все неметаллы, при этом, если кислота концентрированная, азот обычно восстанавливается до NO₂, если разбавленная — до NO.

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.

С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.

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.

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 + HNO_3(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.

Соли азотной кислоты — нитраты NO₃ —

Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.

В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.

Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.

Обратите внимание на следующую закономерность: концентрированная азотная кислота, как правило, окисляет железо и хром до +3. Разбавленная кислота — до +2.

Реакции с металлами, основаниями и кислотами

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).

Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

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.

Получение нитрата калия из хлорида калия и азотной кислоты или окислов азота

Этот способ, не нашедший пока широкого распространения в промышленности вследствие трудностей, связанных главным об­разом со значительной коррозией аппаратуры, представляет, од­нако, интерес, так как не требует затраты дефицитных щелочей и большого расхода пара 236-243.

Взаимодействие хлорида калия с азотной кислотой или окис­лами азота идет по следующим схемам:

Реакция (1) идет слева направо при сравнительно низких тем­пературах (25—60°). Реакция (2) легко обратима, начинается при низких температурах; при 100° равновесие сдвинуто почти нацело в сторону NOC1 и С12.

Образованию хлористого нитрозила способствует повышение концентрации кислот в растворе. При большой концентрации кис­лот и высокой температуре давление паров НС1 и HN03 над рас­твором увеличивается, что приводит к образованию больших коли­честв хлористого нитрозила и хлора. При применении 30—40%-ной азотной кислоты и температуре ниже 60° потери азота в виде хло­ристого нитрозила невелики, и хлор накапливается в растворе в виде НС1. При охлаждении раствора из него выделяется значи­тельная доля KN03, а маточный раствор может быть возвращен в цикл. В дальнейшем, при накоплении значительных количеств соляной кислоты, перед возвратом раствора в процесс необходимо’ отгонять из него часть хлористого водорода. Отгоняемые пары кон­денсируются в виде соляной кислоты.

Нитрат калия можно получать из хлорида калия и азотной кис­лоты 224’251 и при повышенной температуре по схеме, изображенной на рис. 360. В стальной реактор 1, футерованный диабазовыми плитками, подают азотную кислоту, маточный раствор от предыду­щей операции и загружают твердый хлорид калия. Реакционный раствор перемешивают сжатым воздухом и нагревают острым паром До 75—85°. Вначале реакция протекает бурно, затем замедляется. Образующиеся газы и водяные пары направляют воздушным
эжектором в абсорбер. С газами удаляется и часть хлористого водорода. По окончании реакции раствор, содержащий в среднем 520 г/л KN03, 35—65 г/л HN03 и 120—140 г/л HCI, поступает на кристаллизацию. Выделяющийся при охлаждении раствора до 25—30° нитрат калия отделяют на центрифуге 5, промывают и вы­сушивают. Маточный раствор в смеси с промывными водами ча­стично возвращают в реактор. Приблизительный состав возвра­щаемого раствора: 90—110 г/л KN03, 20—40 г/л HN03 и 70—80 г/л

Noc1 На переработку

Рис. 360. Схема получения нитрата калия из хлористого калия и азотной кислоты:

/ — реактор; 2 — центробежный насос; 3 —сборник маточных растворов;

4 — кристаллизатор; 5 — центрифуга; 6 — сушильный барабан; 7— холодильник для воздуха; 8 — компрессор.

НС1. Часть маточного раствора нейтрализуют раствором едкого кали и направляют на выпаривание (на схеме не показано), из выпаренного раствора кристаллизуют нитрат калия, который может быть использован в качестве продукта 3-то сорта.

Выход нитрата калия по азотной кислоте при использовании части маточного раствора составляет

70%. На производство 1 т Продукта расходуется только 4 т пара вместо 11 т по методу кон­версии КС1 и NaN03.

Получение KN03 по реакции (1) можно осуществить с помощью жидких экстрагентов — бутилового, изоаминового спиртов и т. п. — с последующей их регенерацией 252.

Интересен метод получения KN03, основанный на осуществле­нии топохимической реакции между твердым хлоридом калия и газообразной или жидкой двуокисью азота:

Эта реакция каталитически ускоряется в присутствии ничтожных количеств воды и идет с большой скоростью при низких температу­рах (—10, —12°). Скорость реакции, лимитируемая скоростью диф­фузии, возрастает при применении тонкоизмельченного хлорида калия и при увеличении скорости жидкого или газового потока, омывающего твердые частицы.

Реакция с жидкой двуокисью азота может проводиться в авто­клаве, а с газообразной — в шаровых или трубчатых мельницах.

Себестоимость калиевой селитры, полученной взаимодействием жидких окислов азота с хлоридом калия, должна быть приблизи­тельно такой же, как при получении ее методом катионного об­мена253’254. (Последний метод, однако, дает более чистый нитрат калия.)

Получение нитратов калия и натрия взаимодействием хлоридов с N02 или с азотной кислотой является одним из экономичных путей производства этих продуктов при условии использования хлора, выделяющегося в газовую фазу в виде С12, НС1 и NOC1. Особенно важно использование хлористого нитрозила, так как в противном случае потеря содержащегося в нем азота делает про­изводство нерентабельным Хлористый нитрозил может быть окис­лен до N02 и С12 кислородом воздуха в присутствии концентриро­ванной азотной кислоты или в присутствии катализаторов: МпОг, Fe203 и др. Хлористый нитрозил может быть использован также для хлорирования окислов и других веществ; освобождающаяся при этом N0 может быть переработана в азотную кислоту. Суще­ствуют и другие методы переработки хлористого нитрозила. В по­следнее время интерес к этому способу привлекает внимание еще и потому, что хлористый нитрозил, ранее не находивший примене­ния, может быть использован для получения полупродуктов, при­меняемых в производстве полиамидных смол.

Разработаны также способы получения KN03 из КС1 и азотной кислоты без образования NOC1. Например, в среде расплавленного KN03 (или других солей) в отличие от водной среды, реакция идет согласно уравнению:

Вследствие того, что в систему с азотной кислотой вводится вода, точка плавления KN03 понижена и процесс осуществляется при 200—250° при давлении

20 ат. Часть плава возвращают на растворение в нем КС! перед обработкой азотной кислотой, а дру­гую (меньшую) продувают азотом для удаления газов, гранули­руют и выпускают в качестве продукта. Из отходящего газа извле­кают конденсацией и сорбцией хлор и двуокись азота, которую на­правляют на производство азотной кислоты 255.

Другой способ заключается в осуществлении реакции2И: 2КС1 + 2HN03 + у202 = 2KN03 + С12 + Н20