Cân bằng phương trình hóa học NH3 + O2 → NO + H2O

1. Phương trình phản ứng tạo NO từ NH3

2. Điều kiện cần thiết để phản ứng NH3 tạo NO

Nhiệt độ hoạt động: 850 - 900°C

Xúc tác sử dụng: Bạch kim (Pt) hoặc các oxit sắt (Fe2O3), crom (Cr2O3)

3. Tính chất của các chất tham gia phản ứng

3.1. Tính chất của NH3 (Amoniac)

- Trong phản ứng này, NH3 đóng vai trò là chất khử.

- Nitơ trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất là -3, vì vậy NH3 có tính khử mạnh và có thể phản ứng với O2.

3.2. Tính chất của O2 (Oxi)

Trong phản ứng này, O2 đóng vai trò là chất oxi hóa.

4. Tính chất hóa học của NH3

4.1. Amoniac có tính bazơ yếu

Do tính bazơ của amoniac, dung dịch amoniac làm quỳ tím chuyển thành màu xanh, trong khi dung dịch phenolphthalein từ không màu chuyển thành hồng.

Để nhận diện amoniac, người ta thường sử dụng quỳ tím ẩm.

Nguyên nhân là do cặp electron chưa tham gia liên kết tại nguyên tử N.

Ba(OH)2 > NaOH > NH3 > Mg(OH)2 > Al(OH)3

a) Amoniac phản ứng với nước

NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH-

b) Amoniac phản ứng với Axit → Muối Amoni

Thí dụ:

NH3 (khí) + HCl (khí) → NH4Cl (khói trắng)

NH3 + H2SO4 → NH4HSO4

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

c) Amoniac phản ứng với dung dịch muối của các kim loại có hidroxit không tan tạo ra bazơ và muối.

NH3 + Dung dịch muối → Bazơ + Muối mới

Ví dụ

2NH3 + MgCl2 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2NH4Cl

3NH3 + AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

* Lưu ý: Với muối của Cu2+, Ag+ và Zn2+, kết tủa ban đầu sẽ tan do tạo thành phức chất tan.

Cu(NH3)4(OH)2; Ag(NH3)2OH; Zn(NH3)4(OH)2.

Ví dụ:

ZnSO4 + 2NH3 + 2H2O → Zn(OH)2↓ + (NH4)2SO4

Zn(OH)2 + 4NH3 → Zn(NH3)42

4.2. Amoniac có tính khử mạnh mẽ

Nguyên nhân: vì nitơ trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất là -3

a) Amoniac phản ứng với O2

4NH3 + 3O2 → 2N2↑ + 6H2O

4NH3 + 5O2 → 4NO↑ + 6H2O

b) Amoniac phản ứng với Cl2

2NH3 + 3Cl2 → N2↑ + 6HCl

8NH3 + 3Cl2 → N2↑ + 6NH4Cl

c) Amoniac phản ứng với oxit kim loại

Ví dụ:

3CuO + 2NH3 → Cu + 3H2O + N2↑

Khả năng tạo phức chất

Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan một số hiđroxit hoặc muối khó tan của kim loại, hình thành các dung dịch phức chất.

Chẳng hạn:

* Đối với Cu(OH)2:

Cu(OH)2 + 4NH3 → Cu(NH3)42 (màu xanh thẫm)

5. Đặc điểm hóa học của O2

- Trong phản ứng, nguyên tử oxy dễ dàng nhận thêm 2 electron. Oxy có độ âm điện cao (3,44), chỉ đứng sau flo (3,98).

- Vì vậy, oxy là nguyên tố phi kim có tính oxi hóa mạnh. Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo), oxy thường có số oxi hóa là -2.

- Oxi phản ứng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt, ...) và các phi kim (trừ halogen). Oxi cũng tương tác với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.

5.1. Phản ứng với kim loại

Oxi phản ứng với hầu hết kim loại (ngoại trừ Au và Pt), cần thiết phải có sự tạo thành oxit:

5.2. Phản ứng với phi kim

Oxi phản ứng với hầu hết các phi kim (ngoại trừ halogen), cần phải có sự hình thành oxit:

5.3. Phản ứng với các hợp chất

- Tác dụng với các chất có tính khử:

- Phản ứng với các chất hữu cơ:

6. Bài tập ứng dụng liên quan đến phản ứng của NH3 với O2

Câu 1. Thêm từ từ dung dịch NH3 vào dư dung dịch AlCl3. Hiện tượng quan sát được là:

A. Xuất hiện kết tủa keo màu trắng và dần tan hết.

B. Xuất hiện kết tủa keo màu trắng, sau đó tan và lại có kết tủa.

C. Có kết tủa keo màu trắng, không thấy kết tủa tan.

D. Dung dịch vẫn trong suốt.

Lời giải:

Câu 2. Nhỏ từ từ và dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, hiện tượng quan sát được là:

A. Xuất hiện kết tủa keo màu trắng, sau đó kết tủa tan.

B. Chỉ thấy kết tủa keo màu trắng.

C. Có kết tủa keo màu trắng và khí thoát ra.

D. Không có kết tủa, chỉ có khí thoát ra.

Lời giải:

Câu 3. Chất nào sau đây có khả năng làm khô khí NH3 có lẫn hơi nước?

A. P2O5.

B. H2SO4 đặc.

C. Bột CuO.

D. NaOH dạng rắn.

Lời giải:

Câu 4. Dãy các chất nào sau đây đều có thể phản ứng với NH3 trong điều kiện phù hợp?

A. HCl, O2, Cl2, FeCl3.

B. H2SO4, Ca(OH)2, FeO, KOH.

C. HCl, HNO3, AlCl3, CaO.

D. KOH, HNO3, CuO, CuCl2.

Lời giải:

Câu 5. Dung dịch NH3 có khả năng phản ứng với các dung dịch sau:

A. HCl, CaCl2

B. KNO3, H2SO4

C. ZnCl2, AlCl3

D. Ba(NO3)2, HNO3

Lời giải:

Câu 6. Khi thêm NH3 vào 50ml dung dịch chứa CuSO4 1M, ZnCl2 0,5M, AgNO3 1M và AlCl3 1M, khối lượng kết tủa tạo ra sau phản ứng là:

A. 9,8 gam

B. 3,9 gam

C. 7,8 gam

D. 5 gam

Lời giải:

Câu 7. Khi cho muối NH4Cl phản ứng hoàn toàn với 100 ml dung dịch NaOH đun nóng, thu được 5,6 lít (đktc) khí. Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH đã sử dụng là:

A. 3,0M.

B. 1,0M.

C. 2,0M.

D. 2,5M.

Giải đáp:

NH4+ + OH− → NH3 + H2O

Dựa vào phương trình hóa học, ta có:

nOH− = nNH3 = 5,6/22,4 = 0,25 mol

=> CM = n/V = 0,25/0,1 = 2,5M

7. Các phương pháp cân bằng phương trình hóa học nhanh chóng và chính xác

7.1 Phương pháp dựa trên nguyên tố phổ biến nhất

7.2 Phương pháp cân bằng theo thứ tự Kim loại - Phi kim

7.3 Phương pháp sử dụng hệ số thập phân

7.4 Phương pháp cân bằng chẵn lẻ

7.5 Phương pháp đại số