一般向け/高校生向け楽しい化け学
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ちょっと面白いことを知りました。

高校で習う典型的な化学工業の反応プロセスのオストワルト法。

教科書では3段階で書いてある。

1. 白金触媒でアンモニアを酸化し一酸化窒素を発生
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

2. 一酸化窒素が酸素と反応し二酸化窒素を発生
2NO + O2 → 2NO2

3. 二酸化窒素を水と反応させると硝酸と一酸化窒素が発生
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

という手順で硝酸を得る、と。


しかしどうやら実際は第三段階が違うようです。

二酸化窒素そのものが水と反応するのではなく、実は化学平衡にある四酸化二窒素が水と反応するらしい。

3-1. 二酸化窒素の会合
2NO2 → N2O4

3-2. 四酸化二窒素と水が反応
N2O4 + H2O → HNO3 + HNO2

ここで亜硝酸HNO2が生じるが、不安定なので加熱条件で不均化反応を起こすらしい。

3-3. 亜硝酸の不均化(自己酸化還元)
3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O

この3-1・3-2・3-3をひとまとめにすると3の式になる。


こんなように、素反応を考えていくと結構細かく分かれていて難しい。

たぶん3-3式もさらに細かく分けられると思います。

で、いろいろ調べていたらこんなページを発見。

「科学技術振興機構」の四酸化二窒素と水の反応のページ

アニメーションで四酸化二窒素と水の反応が表されています。
(「反応シミュレーション」をクリック)

科学技術振興機構が運営する「理科ねっとわーく」というwebサイトで、小学校~高校の教員向けに理科教材を提供しているようです。

上の例ではおそらく高校生向けの化学のページでしょう。

しかし・・・上のリンクには他にも反応シミュレーションがいくつか見れるようになっていますが、「1,3-ブタジエンとエチレンの反応」なんて思いっきり大学有機化学のディールス=アルダー反応・・・なかなかやりますねぇ・・・

なかなか面白いwebサイトなので、今後いろいろ引用するかもです。


◎ 参考

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