【实验】从零开始制备烟硝
Antonio2023/04/09化学 IP:上海

前言:

发烟硝酸在含能材料,常温液体推进剂方面有着广泛的应用。实验室可以用浓硫酸与硝酸盐反应制备。

我们需要先获取浓硫酸,但在如今已经难以获取管制试剂的情况下,为了得到硫酸,爱好者往往通过对稀硫酸直接加热去除其中的水。但是当硫酸浓度达到70%时,进一步的加热会产生大量酸雾且难以继续提高浓度。况且爱好者使用的稀硫酸通常来自“电池水”,其中可能包含未知杂质使产物不纯。三氧化硫通入水的方法虽有成功案例,但由于反应过于剧烈,并不适合实验室制备。综上,笔者选择采用蒸馏并收集332℃以上馏分的方法来获取浓硫酸。这一方法的突出优点在于对初始的硫酸纯度要求低。

实验药品:浓硫酸(这里为了方便直接使用了含浓硫酸的清洁剂,滴定出来的结果是92%,其中包含但不限于染色剂的杂质,也可以使用稀硫酸按前文方法得70%硫酸后蒸馏,但不宜使用稀硫酸直接蒸馏)

【警告】

实验产生的酸雾对人体有极大伤害,务必确保装置气密性并使用浓硫酸密封接口。

必须使用直型冷凝管。

量300mL浓硫酸

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使用500mL烧瓶,加入300mL浓硫酸

401676273969_.pic.jpg

(向烧瓶中投入颗粒状二氧化硅防止暴沸,注意不是碎瓷片,经过实验这东西无法有效防止暴沸)

开始加热

刚开始蒸馏出来的酸浓度不高,但会持续上升。这里有个最直观的判断方法 ,随着酸浓度的上升馏出酸的密度会增大,并且可以直接用肉眼观察到光的折射。此时更换接收的锥形瓶。当观察到无明显折射现象时说明酸浓度达到98.3%。

产物的颜色透明,与最初完全不同。

接下来制备烟硝

药品:浓硫酸160g(过量)

硝酸钾200g

浓氨水(可选,用于中和硝酸蒸汽)

将硝酸钾投入烧瓶后,搭建装置,将锥形瓶置于冰浴中,在倒入浓硫酸后迅速完成搭建(此时立刻开始反应放热,生成硝酸)

将电热套调到100V,不可过高,否则产生大量二氧化氮。开始蒸馏

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5~10分钟后硝酸开始大量通过冷凝管


IMG_1653.mp4 点击下载

1小时后,观察到烧瓶中出现大量二氧化氮时停止加热

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产物

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实验投料硝酸钾200g,理论产量124.5g发烟硝酸,实际产量110g,产率88%

可以看到使用硝酸盐与硫酸制备硝酸方法简单,产率较高,是业余情况下首选的方法。

经过实验,在硫酸过量的情况下,即使直接使用清洁剂硫酸对产物的纯度无较大影响,考虑到蒸馏硫酸危险程度很高,暴沸较难以控制。因此可以不经过第一步直接制备发烟硝酸。

Q:如何检验产物为发烟硝酸?

A:将铜,铝等金属置于产物中,金属片被钝化,不继续反应。

Q:温度对产物有何影响?

A:正常情况下产物置于敞口容器产生白烟,若温度过高,硝酸分解,产物会有二氧化氮产生。






来自:数理化 / 化学动手实践:实验报导
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~~空空如也
肖特基的救赎
1年2个月前 IP:内蒙古
919232

再从零一点就更有意思了 sticker

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amo
1年2个月前 IP:广东
919241
引用肖特基的救赎发表于1楼的内容
再从零一点就更有意思了


方向很多,硫酸铜(胆矾)不管制,买一蛇皮袋也没多少钱,再加上水、电费、碳棒、时间,直接电解出稀硫酸,副产物(铜)还能卖钱……


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penfiend
1年2个月前 IP:广东
919254

蒸馏疏通剂仪器磨口处液封硫酸沸腾怎么办?

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桃夭
1年2个月前 IP:重庆
919268
引用amo发表于2楼的内容
方向很多,硫酸铜(胆矾)不管制,买一蛇皮袋也没多少钱,再加上水、电费、碳棒、时间,直接电解出稀硫酸,...

硫酸铜不是很便宜,耗费的是亿点时间和电费,并且这副产的怕不是碳粉加铜粉,硫酸浓度也不高

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盐卜
1年2个月前 IP:安徽
919269
引用penfiend发表于3楼的内容
蒸馏疏通剂仪器磨口处液封硫酸沸腾怎么办?

那就让它沸腾了。

如果你选择减压蒸馏,那么通风橱、沸石都能省了,也不用硫酸密封,这不省事?

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penfiend
1年2个月前 IP:广东
919278
引用盐卜发表于5楼的内容
那就让它沸腾了。如果你选择减压蒸馏,那么通风橱、沸石都能省了,也不用硫酸密封,这不省事?

对啊我就是用减压才制成

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赵冥毅
1年2个月前 IP:广东
919327

楼主看的怕不是nurdrage的视频。蒸馏烟硝的时候建议铝箔遮光,可以有效提高产率并减少最后的大量二氧化氮。还有,对于您的硫酸蒸馏我抱有疑问,首先,我使用过和您一样的电热套,需要开直热并把电压旋到底才能勉强使硫酸蒸汽爬上冷凝管,且蒸出一半后硫酸就很难再馏出了,您是如何蒸出全部或是大部分硫酸的?其次,在不加氧化剂时蒸馏kk鲨鱼,您是否遇过收集瓶内有难以驱散的酸雾?(推测其为纳米级SO2/H2SO4雾)

IMG_20230412_213113.jpg IMG_20230412_215158.jpg


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桃夭
1年2个月前 IP:重庆
919335
引用赵冥毅发表于7楼的内容
楼主看的怕不是nurdrage的视频。蒸馏烟硝的时候建议铝箔遮光,可以有效提高产率并减少最后的大量二...

针对最后的难以除去的酸雾,本人深有同感,是将硫酸蒸发到百分之80多的时候,全是酸雾,但是将容器完全密封时,酸雾逐渐不见了,但是一打开,内部气体与空气的接触面瞬间形成一层浓厚的烟雾,怀疑是气态三氧化硫与水蒸气形成酸雾。

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赵冥毅
1年2个月前 IP:广东
919347

再发几句牢骚。一提到自制硫酸,总有人(不限于科创)提出草酸-硫酸铜法、电解硫酸铜法、过氧化氢法、热解硫酸盐/焦硫酸盐法这些低效率低产率的方法,殊途同归都是“蒸发稀硫酸制备浓硫酸”,还不如买电瓶液。偶尔有人提出铅室法,缸塔法和卤素法,鲜有人坚决支持气相催化即工业制法。一提之,便有人蹦出来讲V2O5毒性大,气相催化麻烦危险诸此之类云云,但却鲜有人改进过整套装置。十多年前sciencemadness就有人使用液态二氧化硫与钒石棉催化的,科创也有个令人敬佩的使用Cr2O3催化剂的帖子,近几年好像倒退回上述方法了。即使五氧化二钒和偏钒酸铵都管制了,偏钒酸钠还在。当然,上述只是我的臆想,也许科创早就有了一需要高等级才能看或是移到能材版的精品贴,里面的大神做出了能烧硫磺甚至硫铁矿的小型沸腾炉,有着磨口石英管和自制管试炉,找到了安全高效的钒系催化剂文献,也许还有换热器,聚四氟乙烯管道甚至采用二转二吸……(幻想)某dd上硫酸500克(注意是克)70元,kk鲨鱼迟早上新闻然后下架,我不想在灰色渠道和kk鲨鱼上踯躅一辈子。

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codicodicodi
1年2个月前 IP:北京
919441

问一下,硝酸蒸汽的化学式和硝酸一样吗,但是这样分解化学式(分解为二氧化氮)配不平啊



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盐卜
1年2个月前 IP:安徽
919449
引用赵冥毅发表于9楼的内容
再发几句牢骚。一提到自制硫酸,总有人(不限于科创)提出草酸-硫酸铜法、电解硫酸铜法、过氧化氢法、热解...

用硫磺氧化制硫酸原理简单但是涉及的设备多,真的用玻璃仪器组装一套完整的设备最少要几百块钱而且产量不高,差不多可以挤下一个阳台或者一个大型实验台面。关于硫酸生产研究的人有,他们都是研究大型生产设备的改良,而不是实验装置的改进。

论坛里确实有研究三氧化二铬制作的贴子,但也止于催化剂原料制造以及催化剂制作讨论,并没有延伸到催化反应的实际操作。

爱好者大部分研究还停留在实验室阶段,一是理论知识限制,二是财力限制,三是原料使用限制。如果有几十万,可以买一套硫酸生产的中试装置,再买一些配套设备,每次开车前花上几个小时开车准备,生产几吨浓硫酸再停车,再花上几天时间清洗、维护、保养设备,期间还要解决设备出现的故障,调整运行时的参数,最后如何消化这几吨浓硫酸?

你会发现买点稀硫酸浓缩一下它不香吗?


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coolfacekiller
1年2个月前 IP:湖北
919744

太麻烦了,加热硝酸铁比这个方便多了。

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盐卜
1年2个月前 IP:安徽
919764
引用coolfacekiller发表于12楼的内容
太麻烦了,加热硝酸铁比这个方便多了。

很不错的想法。那么哪里获得硝酸铁呢?

(现在硝酸盐管制,获取困难,除了农用硝酸盐化肥基本上没有其它的获取渠道)

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Antonio作者
1年2个月前 修改于 1年2个月前 IP:上海
919770
引用coolfacekiller发表于12楼的内容
太麻烦了,加热硝酸铁比这个方便多了。

就算不考虑管制市售的也是九水合物,无法直接得到发烟硝酸

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coolfacekiller
1年2个月前 IP:湖北
919823
引用Antonio发表于14楼的内容
就算不考虑管制市售的也是九水合物,无法直接得到发烟硝酸

我用硝酸铁得到了50%的硝酸,直接得到发烟硝酸是不可能的。肯定还需要提纯的。

这年头,有得用就不错了,还要什么自行车???

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coolfacekiller
1年2个月前 IP:湖北
919825
引用盐卜发表于13楼的内容
很不错的想法。那么哪里获得硝酸铁呢?(现在硝酸盐管制,获取困难,除了农用硝酸盐化肥基本上没有其它的获...

用1688搜,别那么直白,搜某酸某!!!!

应该加一点关键字,工业某酸某,农业某酸某,分析纯某酸某……………………

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free731
1年1个月前 IP:江西
920200
引用coolfacekiller发表于15楼的内容
我用硝酸铁得到了50%的硝酸,直接得到发烟硝酸是不可能的。肯定还需要提纯的。这年头,有得用就不错了,...

68的硝酸很多情况走走渠道就能以较低的价格获得,百分之50甚至都能直接上拼多多买了,何必买硝酸铁费时费力?就是因为几乎不可能将低浓度硝酸提纯为烟硝,才会寻找其他的制烟硝的方法。

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I一个一个一个一个碘
1年0个月前 IP:四川
921293

建议使用硝酸铁吧 便宜不说 硝酸钾与硫酸加热反应还会产生硫酸氢钾浪费硫酸(足足浪费一倍)而硝酸铁和硫酸就只是老老实实产生硝酸和硫酸铁 硫酸过一点点量就好了

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CHEMIST_末老师
1年0个月前 IP:江西
921560

蒸完之后烧瓶里剩的一堆二氧化氮怎么处理?

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煎鸡蛋
1年0个月前 IP:美国
921844

可以通氧气吹白,对于消化反应好处多多!

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博丽巫女
1年0个月前 IP:湖南
922035
引用赵冥毅发表于9楼的内容
再发几句牢骚。一提到自制硫酸,总有人(不限于科创)提出草酸-硫酸铜法、电解硫酸铜法、过氧化氢法、热解...

热解硫酸盐可能是出稀酸,但是900+摄氏度热解焦硫酸盐可是出的SO3。随后就可以使用工业方法制硫酸了。这个法子虽然有耗电高问题,但是选择了适合的炉子和加热器,以及使用硫酸氢盐制焦硫酸盐是有望将成本压到20r/l的


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赵冥毅
11个月6天前 IP:广东
923119

茶话版写不下了,只好放这里。酸并不是真正的问题,只要您养成日常蒸馏好习惯,从去年暑假至今我蒸馏fuming次数接近三位数。SA的话尚有kk,您其实并不需要将kk提浓再蒸馏,仔细控温即可,多余水分会被硫酸氢钾捕获形成结晶水,升温至190度左右才跑出来。高产率与易制备的背后无非就是大过量的98+98外加磁力搅拌器,68我已经很久不用了。那些酯我用来做吴起效果极其良好,我从此告别了危险的起药。至于安定性问题,我每种酯都水洗中和十遍以上,无水乙醇重结晶然后再三次清洗以除去包在结晶里的残酸,最后aceton重结晶。而且这东西不是现做现用吗?我家里除了几十克某环辛烷实在舍不得用,其他做成后就烧了。其实赤藓糖醇仔细除酸后在无水乙醇中结晶的伪密度0.3的絮状晶体安定性已经很好了,我最喜欢将它与NTEP1:1熔铸在笔壳里,做得宽心,用得放心,吃得舒心(开玩笑)。话说回来,赤藓糖醇做成糕点后怎么不甜呢?这倒是个令人苦恼的问题。

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difemanintrite
10个月17天前 IP:河北
923901
引用amo发表于2楼的内容
方向很多,硫酸铜(胆矾)不管制,买一蛇皮袋也没多少钱,再加上水、电费、碳棒、时间,直接电解出稀硫酸,...

这个方法可能效率过低了,即使是常温和较低的电流下,碳基电极也很难承受酸性环境,剥落速率高到肉眼可见,此时pH仅1.5左右;即使不计电极损耗地电解,最终也会在溶液尚保留有淡淡蓝色的浓度达到极限,而此种溶液蒸发浓缩效果极不理想,依然过高的铜离子浓度使其使用价值严重受限

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codingxile
10个月14天前 IP:北京
924015
引用赵冥毅发表于9楼的内容
再发几句牢骚。一提到自制硫酸,总有人(不限于科创)提出草酸-硫酸铜法、电解硫酸铜法、过氧化氢法、热解...

有没有人想过以固体形式让硫酸亚铁或硫酸铜与草酸复分解,只加入一点水,反应一部分溶解一部分

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codingxile
10个月14天前 IP:北京
924016
引用博丽巫女发表于21楼的内容
热解硫酸盐可能是出稀酸,但是900+摄氏度热解焦硫酸盐可是出的SO3。随后就可以使用工业方法制硫酸了...

这样还不如给硫酸铜加强热分解

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锇钚铈锑
8个月27天前 IP:浙江
925776
引用codingxile发表于24楼的内容
有没有人想过以固体形式让硫酸亚铁或硫酸铜与草酸复分解,只加入一点水,反应一部分溶解一部分

浓度有上限的,你水加的再少浓度也不会超过10%

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锇钚铈锑
8个月27天前 IP:浙江
925777
引用codingxile发表于24楼的内容
有没有人想过以固体形式让硫酸亚铁或硫酸铜与草酸复分解,只加入一点水,反应一部分溶解一部分

浓度高的时候平衡会移动,而且产物纯度也不高,是黄的(估计是被碳/硫氧化物氧化了)

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化学,火箭爱好者。本人兼职卫星修理,燃料加注,航天飞机在轨隔热瓦更换,航天器太阳能板除尘(小行星带以外的不去,需要进入行星大气层的的额外收费)

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