1. Как получают азотную кислоту? Запишите уравнение реакции.

Азотную кислоту промышленно получают по Оствальдову процессу из аммиака. Процесс идёт в несколько стадий:

• 1) Каталитическое окисление аммиака (Pt–Rh катализатор, ~800 °C):
  4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
• 2) Дальнейшее окисление оксида азота:
  2 NO + O2 → 2 NO2
• 3) Абсорбция диоксида азота водой с образованием азотной кислоты (и частичным регенерированием NO):
  3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

Суммируя стадии, получается общее уравнение (балансированное) превращения аммиака в азотную кислоту:

4 NH3 + 8 O2 → 4 HNO3 + 6 H2O

Замечания: первая стадия проходит при высокой температуре и с платиновым катализатором; полученный NO частично возвращается в цикл окисления до NO2 и далее в абсорбере образуется HNO3.

2. Допишите уравнения реакций:

1. a) NH3 + H3PO4 =

   Аммиак — основание, фосфорная кислота — кислота, образуется аммониевая соль. При соотношении 1:1 образуется дигидрофосфат аммония (аммоний дигидрофосфат):

   NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4

   Если аммиака брать в избытке, возможны и другие соли: при 2:1 → (NH4)2HPO4, при 3:1 → (NH4)3PO4 (реже).

2. б) Fe(NO3)3 =

   При нагревании нитраты металлов обычно разлагаются с образованием оксидов, NO2 и O2. Для нитрата железа(III):

   4 Fe(NO3)3 → 2 Fe2O3 + 12 NO2 + 3 O2

   Это уравнение отражает термическое разложение Fe(NO3)3.

3. Области применения азота, его значение для живых организмов.

• Промышленные применения:
  • Производство аммиака (синтез по Хаберу) — основа для удобрений (селитра, аммофос и др.).
  • Производство азотной кислоты — сырьё для нитратов, взрывчатых веществ (нитроцеллюлоза, тротил), красителей, удобрений.
  • Жидкий азот — холодоноситель для быстрой заморозки, криоконсервации, в лабораториях и медицине.
  • Инертная атмосфера (азот) — для упаковки пищевых продуктов, при полупроводниковом производстве и сварке для предотвращения окисления.
  • Азотные соединения — составная часть удобрений, взрывчатых веществ, красителей, фармацевтических препаратов и многих органических веществ.
• Значение для живых организмов:
  • Азот входит в состав аминокислот — строительных блоков белков; без белков невозможны структуры и функции клеток.
  • Составляет часть нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) — носителей наследственной информации.
  • Входит в состав коферментов, нуклеотидов (АТФ) — участвует в обмене энергии и метаболизме.
  • В растениях азот необходим для синтеза хлорофилла; его недостаток ведёт к плохому росту, пожелтению листьев и снижению урожайности.
  • Атмосферный азот N2 для большинства организмов недоступен напрямую; необходима фиксация азота (биологическая — азотфиксирующие бактерии, либо промышленная) с превращением в доступные формы (NH4+, NO3-).
  • Нарушение круговорота азота (избыточные удобрения, выбросы) приводит к эвтрофикации водоёмов и экологическим проблемам; избыточные нитраты вредны для здоровья (например, метгемоглобинемия у младенцев).