Осуществить цепочку превращений N2-Li3N-NH3-NO-NO2-HNO3

Ниже приведена возможная последовательность превращений, которая связывает N₂ → Li₃N → NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃. Для каждого шага указаны уравнение реакции и минимально необходимые условия.

1. Азот → литий нитрид

Реакция:

• Пары азота продувают через расплавленный литий в инертной атмосфере (обычно Ar).

• Температура около 500 °C обеспечивает достаточную растворимость азота в металле и быструю диффузию.

2. Литий нитрид → аммиак

Реакция гидролиза:

• Li₃N осторожно добавляют к воде (или ко льду, чтобы сдержать тепловыделение).

• Образующийся аммиак улавливают вытеснением воды или абсорбцией в кислоту.

3. Аммиак → оксид азота(II)

Каталитическое окисление (I стадия процесса Оствальда):

• Газовую смесь 10–12 % NH₃ / O₂ пропускают через сетчатый Pt-Rh-катализатор.

• Давление 4–10 атм повышает выход и уменьшает расход аммиака.

4. Оксид азота(II) → диоксид азота

Не-каталитическое окисление воздухом:

• Реакция идёт самопроизвольно уже при комнатной температуре; скорость растёт при понижении T до ≈ 0 °C благодаря увеличению растворимости NO₂, что важно в промышленной схеме абсорбции.

5. Диоксид азота → азотная кислота

Абсорбция NO₂ водой (II–III стадии процесса Оствальда):

• Газ NO₂/NO подают в абсорбционную башню, орошаемую охлаждённой водой (50–70 °C).

• Образующийся NO возвращается к стадии 4, повышая общий выход.

Итоговое суммарное превращение

Таким образом, азот постепенно проходит через нитрид, аммиак и оксиды, пока не превращается в концентрированную азотную кислоту, а побочные продукты (LiOH и NO) либо удаляются, либо рециркулируют внутри цикла.