解答編です。
(問1)
オストワルト法による硝酸の工業的生成は、以下の３反応を経由する。
1) 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O
↑Pt 触媒2) 2 NO + O2 -> 2 NO2
3) 3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO
* NH3 : アンモニア
HNO3 : 硝酸
NO : 一酸化窒素
NO2 : 二酸化窒素
O2 : 酸素
H2O : 水この３つを、１つの反応式にまとめよ。途中経過も書くこと。
答え)
1) 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O
↑Pt 触媒2) 2 NO + O2 -> 2 NO2
3) 3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO
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2)式x3 6 NO + 3 O2 -> 6 NO2
3)式x2 6 NO2 + 2 H2O -> 4 HNO3 + 2 NO
上記の和より、
6 NO + 3 O2 + 2 H2O -> 4 HNO3 + 2 NO
4 NO + 3 O2 + 2 H2O -> 4 HNO3
変形して 4 NO -> 4 HNO3 - ( + 3 O2 + 2 H2O )
1)式へ代入 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O
4 NH3 + 5 O2 -> [4 HNO3 - ( + 3 O2 + 2 H2O )] + 6 H2O
4 NH3 + 5 O2 + 3 O2 -> 4 HNO3 - 2 H20 + 6 H2O
4 NH3 + 8 O2 -> 4 HNO3 + 4 H2O
両辺を４で割る
NH3 + 2 O2 -> HNO3 + H2O
よって答えは、
NH3 + 2 O2 -> HNO3 + H2O
※ 最終的に一酸化窒素 NO が発生 ( 3)式右辺 ) し、再度原料 ( 2)式左辺 ) となる循環反応。
よって、これを右辺から消す為に 2)式 、3)式を先にまとめる。
また 1) 式で生成される水も再利用される。
(関連)
Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%AF%E3%83%AB%E3%83%88%E6%B3%95#.E3.82.AA.E3.82.B9.E3.83.88.E3.83.AF.E3.83.AB.E3.83.88.E6.B3.95
> 硝酸
※ 触媒は白金。( Pt )
Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%BC%E3%83%90%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%9C%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5%E6%B3%95
> ハーバー・ボッシュ法
※ 触媒は鉄。 ( Fe ) 「水と石炭と空気とからパンを作る方法」、実際は「火薬の原料を作る方法」、「空中窒素固定」反応。
いじょうです。
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