Получение аммиачной селитры

Азотные удобрения подразделяются на следующие классы:

1. Аммиачные, содержащие азот в форме катиона (сульфаты и фосфаты аммония).

2. Нитратные, содержащие азот в форме аниона (нитраты кальция, на­трия, калия).

3. Аммиачно-нитратные, содержащие азот в катионе и анионе (аммиачная селитра).

4. Амидные, содержащие азот в форме –NH₂-группы (мочевина).

Азот необходим для роста растений и входит в состав всех белков и витаминов. При взаимодействии аммиака с кислотами или гидроксидов металлов с азотной кислотой образуются азотные удобрения.

Цель работы: получить кристаллическую аммиачную селитру, определить ее выход по азотной кислоте.

Реактивы: раствор азотной кислоты (48%-60%), раствор аммиака (25%), универсальная индикаторная бумага.

Оборудование: установка для получения аммиачной селитры, мерный цилиндр на 500 мл, песчаная баня, фарфоровая чашка.

Порядок выполнения работы: аммиачную селитру можно получить в приборе, представленном на рисунке 4.

Рис. 4. Установка для получения аммиачной селитры.

Здесь реакционным аппаратом служит стеклянная трубка диаметром 300-400 мм с припаянными внизу и вверху отводами для присоединения колбы Вюрца. Верхний и нижний конец трубки оттягивают. В нижнюю часть трубки укладывают стекловату и на нее насыпают стеклянную насадку; в верхнюю часть трубки на пробке капельную воронку. Вместо трубки может использовать кожух водяного холодильника Либиха, но при этом необходимо, чтобы отводы, особенно верхний, были загнуты кверху во избежание попадания растворов в шланги, по которым поступает аммиак. Аммиак подается из колбы Вюрца, где он образуется либо за счет осторожного нагревания его концентрированного раствора, либо за счет реакции хлорида аммония с гашеной известью.

Перед началом работы проверяют концентрацию азотной кислоты и аммиака. С этой целью их растворы осторожно наливают в цилиндры и при помощи ареометров определяют плотность. Затем по справочнику находят процентное соотношение азотной кислоты и аммиака в их растворах. Оно должно быть 48-60% для азотной кислоты и не менее 25% для раствора аммиака.

После этого 7-10 мл азотной кислоты наливают в капельную воронку, а в колбу Вюрца 25-30 мл аммиака. Колбу Вюрца закрывают пробкой и нагревают на закрытой электроплитке. После того, как аммиак начинает поступать в нейтрализатор, открывают кран капельной воронки и медленно по каплям пропускают через нейтрализатор азотную кислоту. Образующаяся в виде белого тумана аммиачная селитра конденсируется и непрерывно стекает в нижнюю часть реактора и оттуда предварительно взвешенную фарфоровую чашку.

Закончив приливать кислоту, закрывают кран капельной воронки и продолжают еще несколько минут пропускать аммиак. Затем проверяют кислотность раствора аммиачной селитры полоской универсальной индикаторной бумаги. Если раствор имеет кислую реакцию, то его переливают в капельную воронку и снова переливают в нейтрализатор, не прекращая подачу аммиака. Эту операцию осуществляют до появления щелочной реакции раствора.

После этого прекращают подачу аммиака из колбы Вюрца. Ополаскивают капельную воронку 3-4 раза порциями дистиллированной воды по 5 мл и промывают этими порциями нейтрализатор. Промывные воды приливают к раствору аммиачной селитры, а ставят фарфоровую чашку с раствором на песчаную баню. Помешивая раствор стеклянной палочкой, упаривают его до появления белых паров; температура плава при этом 433 К. После охлаждения и кристаллизации аммиачной селитры взвешивают чашку и рассчитав массу полученной селитры, определяют ее выход в процентах, исходя из количества взятой азотной кислоты.