3-硝基1,2,4-三唑-5-酮（NTO）是一种不敏感高能炸药,因综合性能好,制造成本低,成为世界各国研究、应用热点。NTO合成方法有许多,其中硝酸硝化1,2,4-三唑-5-酮（TO）直接合成NTO的方法最简单,步骤最少,所使用原材料最少,废酸组成最简单,最易于后处理,有利于环境保护。故本文选取该合成方法的合成过程作为研究对象,围绕其展开动力学、热分析、反应机理等研究。这些研究对保障NTO生产安全、优化生产工艺有重大意义。主要研究成果有以下几个方面:第一,针对TO在硝酸溶液中反应生成NTO合成过程,采用幂指数经验动力学方程研究硝酸浓度、TO浓度、温度对NTO合成反应速率、放热速率影响规律。在60.4%-76.2%硝酸浓度范围内建立了经验动力学方程,获得了相应的动力学参数,如反应物表观反应级数、表观活化能与指前因子。在60.0%-96.7%硝酸浓度范围内通过对比反应速率的实测值与方程计算值验证了动力学方程,结果表明,动力学方程可定性定量描述反应物浓度、反应温度对反应速率的影响规律。硝酸反应级数为10,证实硝酸浓度变化对反应速率有显著影响,本文对该显著影响的机理进行了探索。试验与理论分析表明,硝酸与TO生成NTO主反应机理可能是硝酸中存在某X物质,该X物质与TO通过基元反应生成NTO,该X物质浓度与硝酸浓度构成幂指数形式平衡关系,最终导致硝酸反应级数为10。此外,例举了动力学方程在实际制造过程的应用。举例说明了如何通过动力学方程根据设备、物料参数确定最大反应温度。根据设备参数、反应温度推测最大一次投料量。根据工艺参数确定夹套循环水最高温度。第二,系统区分与测量了NTO在不同浓度硝酸中合成过程沿主反应路径进行时五种热效应:TO加料过程加料热效应(ΔH_TO,dosing),TO溶解热效应(ΔH_{TO,dissolution}),NTO结晶过程热效应(ΔH_{NTO,crystallization}),反应热效应（ΔH_r）,合成过程由硝酸浓度变化引发热效应(ΔH_HNO3)。由这五种热效应,可单独估算TO在各种浓度硝酸中合成NTO制造过程某一子过程热效应,或结合盖斯定律估算制造过程某复合过程或总过程沿主反应路径进行时的热效应。评估了这五种热效应对NTO合成过程的影响。结果表明,ΔH_r热效应对NTO合成过程沿主反应路径进行时总放热效应的贡献占据第一主导地位;其余四种热效应贡献能力根据制造过程所采用硝酸浓度的不同而不同。第三,采用热分析与NTO浓度定量分析方法研究了NTO在硝酸环境中的稳定性。结果表明,NTO在硝酸环境中会发生被消耗化学反应,并伴有棕褐色气体产物产生,化学反应速率随温度升高与硝酸浓度增加而增加。NTO与硝酸混合后会产生持续放热效应,且放热速率随温度升高与硝酸浓度增加而增加。故推测NTO发生化学反应时伴有放热效应,温度越高、硝酸浓度越大反应速率越快,从而导致放热速率也越快。NTO合成试验反应时间越长、保温温度越高,得率越低。故在实际生产中应注意选择合适反应温度与反应时间、保温温度与保温时间,以免生成的NTO又被大量消耗而降低得率。修正了已有的最新最全面的NTO合成主副反应路径,增加了NTO被消耗副反应路径（V）。第四,采用热分析方法研究了温度对TO在67.5%-98.6%硝酸中合成NTO过程的影响。揭示了合成过程随合成温度增加热效应的变化、主副反应路径与发生程度的变化、得率变化、最大放热速率、主反应时间、样品溶液颜色的变化。结合主副反应机理对NTO合成过程热效应进行了分析,结果表明,总过程热效应由主反应路径热效应(ΔH_pIII)、副反应路径（V）与（VI）热效应(ΔH_pV与ΔH_pVI)组成。