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 Rund
kolben, 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 den Trichter gut pulverisiertes K- oder Na-Nitrat hinzu. Das Gemisch wird vorsichtig bei laufendem Liebigkühler erhitzt und die Vor
lage 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.

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 Salpeter
säure 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 _______________________ .