Теоретически, можно азот напрямую окислить до NO при t=2000°C на платиновом катализаторе (Pt/MnO2) : N2 + O2 → 2NO, т.е. N2 → NO → NO2 → HNO3
Восстановление: O2 + 4ē → 2O−2
Окисление: N2 − 4ē → 2N+2
________________________
N2 + О2 → 2N+2 + 2O−2
На практике из азота не получают, сначала азот превращают в аммиак, а затем аммиак окисляют в 2 стадии и поглощают образованную двуокись азота в присутствии кислорода водой с образованием азотной кислоты, т.е. N2 → NH3 → NO → NO2 → HNO3 :
1) N2 + 3H2 ⇆ 2NH3 , условия: t=500°C, Р= 380 атм., кат. Fe3O4 (пром. процесс Хабера)
Восстановление: N2 + 6ē → 2N−3 |3
Окисление: H2 − 2ē → 2H+
________________________
N2 + 3H2 → 2N−3 + 6H+
2) 4NH3 + 5O2 → 4NO+ 6H2O , условия: платиновый катализатор, высок. темп. (800-900°C), высок. давл.
Восстановление: O2 + 4ē → 2O−2 |5
Окисление: N−3 − 5ē → N+2 |4
________________________
5 O2 + 4 N−3 → 10 O−2 + 4N+2
3) 2NO + O2 ⇆ 2NO2, условия: идет быстро при о.у., но с побочной реакцией, поэтому необх. повыш. давление и t=200°C для увел. скорости необходимой реакции
Восстановление: O2 + 4ē → 2O−2
Окисление: N+2 − 2ē → N+4 |2
________________________
O2 + 2N2+ → 2O−2 + 2N+4
4) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3, условие: постоянное охлаждение (т.к. реакция очень экзотермична, что мешает абсорбции газа водой и образованию кислоты)
Восстановление: O2 + 4ē → 2O−2
Окисление: N+4 − 1ē → N+5 |4
________________________
O2 + 4N+4 → 2O−2 + 4N+5