Нитрат аммония

Характеристики и физические свойства нитрата аммония

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Нитрат аммония представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), кристаллы которого весьма гигроскопичны и термически неустойчивы (примесь NH₄Cl понижает температуру разложения, примеси NH₄F и NH₄Br – повышают).

Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Кристаллогидратов не образует.

Рис. 1. Нитрат аммония. Внешний вид.

Таблица 1. Физические свойства нитрата аммония.

Молекулярная формула	NH₄NO₃
Молярная масса	80
Плотность (20^oС), г/см³	1,725
Температура плавления, ^oС	169,6
Температура кипения, ^oС	235
Температура разложения, ^oС	210
Растворимость в воде (20^oС), г/100 мл	190

Получение нитрата аммония

Нитрат аммония имеет большое промышленное значения. Для его получения наиболее часто используют следующие методы:

— реакция взаимодействия безводного аммиака с азотной кислотой

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃;

— метод Габера

3H₂ + N₂ = 2NH₃ (t, p, kat);

NH₃ + 2O₂ = HNO₃ + H₂O;

HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃;

— нитрофосфатныйметод

Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ + 12H₂O = 2H₃PO₄ + 3Ca(NO₃)₂ + 12H₂O;

Ca(NO₃)₂ + 4H₃PO₄ + 8NH₃ = 3(NH₄)₂HPO₄ + CaHPO₄ + 2NH₄NO₃.

Химические свойства нитрата аммония

Нитрат аммония — это средняя соль, образованная слабым основанием – гидроксидом аммония (NH₄OH) и сильной кислотой – азотной (HNO₃).Гидролизуется по катиону. Характер среды водного раствора нитрата аммиака кислый. Уравнение гидролиза будет выглядеть следующим образом:

NH₄NO₃↔NH₄⁺ + NO₃^—;

NH₄⁺ + NO₃^— + HOH ↔ NH₄OH + NO₃^— + H⁺;

NH₄NO₃+ HOH ↔ NH₄OH + HNO₃.

Нитрат аммония разлагается концентрированными щелочами:

NH₄NO₃ + NaOH_conc = NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O.

В ОВР может проявлять свойства как слабого окислителя, так и слабого восстановителя:

NH₄NO₃ + 2H⁰(Zn, HCl_dilute) = NH₄NO₂ + H₂O;

NH₄NO₃ + 2H⁰(Al, NaOH_conc) = 2NH₃↑ + 3H₂O;

6NH₄NO₃ + 3MnO₂ = 3Mn(NO₃)₂ + N₂ + 4NH₃ + 6H₂O (до175^oC).

Нитрат аммония разлагается при нагревании:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O (t = 190 – 245^oC);

NH₄NO₃ = N₂ + 2NO + 4H₂O (t = 250 – 300^oC);

NH₄NO₃ = 2N₂ + O₂ + 4H₂O (t > 300^oC).

Применение нитрата аммония

Нитрат аммония известен как аммиачная селитра – азотсодержащее удобрение. Кроме этого в купе со многими углеводородными горючими смесями эта соль образует взрывчатые вещества (аммонит, авкванит, детонал и др.).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какой объем оксида азота (I) выделится в ходе реакции разложения нитрата аммония, если в неё вступило 15 г соли?

Решение

Оксида азота (I) выделяется при разложении нитрата аммония только в случае нагревания соли до температуры, не превышающей 200^oС. Запишем уравнение реакции:

NH₄NO₃ = N₂O↑ + 2H₂O.

Рассчитаем количество нитрата аммония, вступившего в реакцию (молярная масса равна 80 г/моль):

n = m / M;

n (NH₄NO₃) = m (NH₄NO₃) / M (NH₄NO₃);

n (NH₄NO₃) = 15 / 80 = 0,2моль.

Согласно уравнению, n(NH₄NO₃) : n(N₂O) = 1:1, значит,

n(N₂O) = n(NH₄NO₃) = 0,2моль.

Тогда, объем выделяющегося оксида азота (I) будет равен:

V = n × V_m;

V (N₂O) = n (N₂O) × V_m;

V (N₂O) = 0,2 × 22,4 = 4,48 л.

Ответ

Объем оксида азота (I) равен 4,48 л.

ПРИМЕР 2

Задание

Какой объем азота выделится в ходе реакции разложения нитрата аммония, если в неё вступило 25 г соли?

Решение

Азот выделяется при разложении нитрата аммония только в случае нагревания соли до температуры выше 200^oС. Запишем уравнение реакции:

2NH₄NO₃ = 2N₂↑ +O₂ + 4H₂O.

Рассчитаем количество нитрата аммония, вступившего в реакцию (молярная масса равна 80 г/моль):

n = m / M;

n (NH₄NO₃) = m (NH₄NO₃) / M (NH₄NO₃);

n (NH₄NO₃) = 25 / 80 = 0,31моль.

Согласно уравнению, n(NH₄NO₃) : n(N₂) = 2:2, значит,

n(N₂) = n(NH₄NO₃) = 0,31моль.

Тогда, объем выделяющегося оксида азота (I) будет равен:

V = n × V_m;

V (N₂) = n (N₂) × V_m;

V (N₂) = 0,31 × 22,4 = 7л.