Номер 6, страница 289 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Приведите известные вам сведения о промышленном получении минеральных удобрений в Республике Беларусь, а также соответствующие уравнения химических реакций.

Решение

Республика Беларусь является одним из крупнейших мировых производителей и экспортеров минеральных удобрений. Промышленность страны специализируется на выпуске трех основных видов удобрений: калийных, азотных и фосфорных (в том числе комплексных).

Производство калийных удобрений

Беларусь занимает лидирующие позиции в мире по производству калийных удобрений благодаря наличию богатейшего Старобинского месторождения калийных солей в Минской области. Основным сырьем является сильвинит – природная порода, состоящая из кристаллов хлорида калия ($KCl$) и хлорида натрия ($NaCl$). Ключевым предприятием является ОАО «Беларуськалий» (г. Солигорск).

Промышленное получение хлорида калия из сильвинита основано на методах обогащения руды, а не на химическом синтезе. Основные методы:

1. Галургический метод. Он основан на различной растворимости $KCl$ и $NaCl$ в воде при разных температурах. При повышении температуры растворимость $KCl$ значительно возрастает, а $NaCl$ – почти не изменяется. Измельченную руду обрабатывают горячим раствором, при этом $KCl$ переходит в раствор, а $NaCl$ и примеси остаются в осадке. При последующем охлаждении раствора хлорид калия кристаллизуется.

2. Флотационный метод. Является более современным и экономичным. Измельченную руду смешивают с водой и специальными флотационными реагентами. Эти реагенты избирательно прилипают к частицам $KCl$, делая их гидрофобными. Затем через суспензию продувают воздух. Пузырьки воздуха прилипают к гидрофобным частицам $KCl$ и выносят их на поверхность в виде пены, которую затем собирают и высушивают.

Так как процесс является физико-химическим разделением смеси, основные химические реакции отсутствуют. Конечным продуктом является хлорид калия ($KCl$).

Ответ: Основное калийное удобрение, производимое в Беларуси, – хлорид калия ($KCl$). Его получают из сильвинитовой руды методами галургии и флотации на ОАО «Беларуськалий».

Производство азотных удобрений

Центром производства азотных удобрений в Беларуси является ОАО «Гродно Азот» (г. Гродно). Сырьем служат природный газ (метан $CH_4$) и атмосферный воздух (источник азота $N_2$). Процесс многостадийный:

1. Получение аммиака ($NH_3$). Это ключевая стадия, основанная на процессе Габера-Боша. Сначала из природного газа и воды получают синтез-газ (смесь $H_2$ и $CO$), затем вводят азот из воздуха и очищают смесь. Уравнения реакций:

Конверсия метана: $CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2$

Синтез аммиака: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$ (катализатор, высокое давление и температура)

2. Получение азотной кислоты ($HNO_3$). Аммиак каталитически окисляют кислородом воздуха (процесс Оствальда).

1-я стадия: $4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O$

2-я стадия: $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

3-я стадия: $4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

3. Получение удобрений на основе аммиака и азотной кислоты.

Карбамид (мочевина) синтезируется из аммиака и диоксида углерода: $2NH_3 + CO_2 \rightarrow (NH_2)_2CO + H_2O$

Аммиачная селитра получается нейтрализацией азотной кислоты аммиаком: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

КАС (карбамидо-аммиачная смесь) – это жидкое удобрение, представляющее собой водный раствор карбамида и аммиачной селитры.

Ответ: В Беларуси (ОАО «Гродно Азот») производят азотные удобрения: карбамид ($(NH_2)_2CO$), аммиачную селитру ($NH_4NO_3$) и КАС. Исходным сырьем является природный газ и воздух.

Производство фосфорных и комплексных удобрений

Производство данных удобрений сосредоточено на ОАО «Гомельский химический завод». В отличие от калийных и азотных, фосфорные удобрения производятся из импортного сырья – апатитового концентрата (содержит $Ca_5(PO_4)_3F$) или фосфоритов ($Ca_3(PO_4)_2$), которые поставляются в основном из России.

Суть производства – перевод нерастворимых природных фосфатов в усвояемые растениями растворимые формы путем обработки кислотами.

1. Простой суперфосфат. Получают обработкой фосфорита серной кислотой:

$Ca_3(PO_4)_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow Ca(H_2PO_4)_2 + 2CaSO_4$

2. Комплексные (NPK) удобрения. Наиболее распространены в производстве. Они содержат азот, фосфор и калий в различных соотношениях. Их получают путем химического взаимодействия исходных компонентов. Например, получают аммофос (смесь дигидро- и гидрофосфата аммония) путем нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком:

$H_3PO_4 + NH_3 \rightarrow NH_4H_2PO_4$

$H_3PO_4 + 2NH_3 \rightarrow (NH_4)_2HPO_4$

Для получения NPK-удобрений в реакционную смесь добавляют калийные соли (например, $KCl$).

Ответ: Фосфорные и комплексные (NPK) удобрения в Беларуси производятся на ОАО «Гомельский химический завод» из импортного фосфатного сырья. Основной продукцией являются комплексные NPK-удобрения, получаемые кислотной переработкой фосфатов и последующей аммонизацией с добавлением калийных компонентов.