Phản ứng NH3 + O2 → NO + H2O
1. Phương trình phản ứng NH3 ra NO
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
2. Điều kiện phản ứng NH3 ra NO
Nhiệt độ: 850 - 900oC
Xúc tác: Bạch kim (Pt) (hoặc Fe2O3, Cr2O3)
3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
3.1. Bản chất của NH3 (Amoniac)
- Trong phản ứng trên NH3 là chất khử.
- N trong NH3 có mức oxi hoá thấp nhất là -3 nên NH3 có tính khử mạnh và tác dụng được với O2.
3.2. Bản chất của O2 (Oxi)
Trong phản ứng trên O2 là chất oxi hoá.
4. Tính chất hóa học của NH3
4.1. Amoniac có tính bazơ yếu
Amoniac do tính bazơ nên dung dịch amoniac làm cho quỳ tím hóa xanh còn dung dịch phenolphlatein từ màu chuyển thành hồng.
Do đó để phát hiện amoniac, người ta dùng quỳ tím ẩm để nhận biết.
Nguyên nhân: do cặp e chưa tham gia liên kết ở 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 tác dụng với dung dịch muối của các kim loại mà hidroxit không tan → bazơ và muối
NH3 + Muối (dung dịch) → Bazơ + Muối mới
Thí dụ
2NH3+ MgCl2 + 2H2O → Mg(OH)2 + 2NH4Cl
3NH3 + AlCl3+ 3H2O →Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
* Chú ý: Với muối của Cu2+, Ag+ và Zn2+ có kết tủa sau đó kết tủa tan do tạo phức chất tan
Cu(NH3)4(OH)2; Ag(NH3)2OH; Zn(NH3)4(OH)2.
Thí dụ:
ZnSO4+ 2NH3+ 2H2O → Zn(OH)2↓ + (NH4)2SO4
Zn(OH)2 + 4NH3 → [Zn(NH3)3](OH)2
4.2. Amoniac có tính khử mạnh
Nguyên nhân: do N trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất -3
a) Amoniac tác dụng với O2
4NH3 + 3O2 2N2↑ + 6H2O
4NH3 + 5O2 4NO↑ + 6H2O
b) Amoniac tác dụng với Cl2
2NH3 + 3Cl2 N2↑ + 6HCl
8NH3 + 3Cl2 → N2↑ + 6NH4Cl
c) Amoniac tác dụng với oxit của kim loại
Thí dụ:
3CuO + 2NH3 Cu + 3H2O + N2↑
Khả năng tạo phức
Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối ít tan của một số kim loại, tạo thành các dung dịch phức chất.
Ví dụ:
* Với Cu(OH)2:
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2 (màu xanh thẫm)
5. Bài tập vận dụng liên quan NH3 tác dụng O2
Câu 1. Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch AlCl3. Hiện tượng quan sát được:
A. có kết tủa keo trắng tan dần đến hết.
B. có kết tủa keo trắng rồi tan, sau đó lại có kết tủa.
C. có kết tủa keo trắng, không thấy kết tủa tan.
D. dung dịch trong suốt.
Lời giải:
Dẫn NH3 vào dung dịch AlCl3 có phản ứng hóa học sau:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl
Vì NH3 là bazo yếu nên không thể hòa tan được hidroxit Al(OH)3
=> Hiện tượng Có kết tủa keo trắng không tan
Câu 2. Nhỏ từ từ cho đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3 hiện tượng xảy ra là
A. Có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan.
B. Chỉ có kết tủa keo trắng.
C. Có kết tủa keo trắng và khí bay lên.
D. Không có kết tủa, có khí bay lên.
Lời giải:
Nhỏ từ từ cho đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl3, ban đầu có kết tủa keo trắng xuất hiện.
3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 ↓ + 3NaCl
Sau đó kết tủa keo trắng tan trong NaOH dư tạo dung dịch trong suốt (vì Al(OH)3 có tính lưỡng tính tan được trong dung dịch axit dư, và kiềm dư)
NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O
Câu 3. Chất nào sau đây có thể làm khô khí NH3 có lẫn hơi nước ?
A. P2O5.
B. H2SO4 đặc.
C. CuO bột.
D. NaOH rắn.
Lời giải:
Câu 4. Dãy các chất đều phản ứng với NH3 trong điều kiện thích hợp là:
A. HCl, O2, Cl2, FeCl3.
B. H2SO4, Ca(OH)2, FeO, KOH
C. HCl, HNO3, AlCl3, CaO
D. KOH, HNO3, CuO, CuCl2
Lời giải:
NH3 + HCl → NH4Cl
4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O
8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl
FeCl3+ 3NH3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3NH4Cl
Câu 5. Dung dịch NH3 có thể tác dụng được với các dung dịch
A. HCl, CaCl2
B. KNO3, H2SO4
C. ZnCl2, AlCl3
D. Ba(NO3)2, HNO3
Lời giải:
Phương trình phản ứng minh họa
ZnCl2 + 6NH3 → (Zn(NH3)6)Cl2
2NH3 + AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl
Câu 6. Cho NH3 dư vào 50ml dung dịch gồm CuSO4 1M ; ZnCl2 0,5M, AgNO3 1M và AlCl3 1M. Khối lượng kết tủa sau phản ứng là
A. 9,8 gam
B. 3,9 gam
C. 7,8 gam
D. 5 gam
Lời giải:
Vì các ion Cu2+, Zn2+, Ag+ tạo kết tủa với NH3, sau đó kết tủa tan trong NH3 dư tạo phức
=> kết tủa thu được chỉ gồm Al(OH)3
nAl(OH)3 = nAlCl3 = 0,05 mol => m = 3,9 gam
Câu 7. Cho muối NH4Cl tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH đun nóng thì thu được 5,6 lít (đktc) một chất khí. Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH đã dùng là:
A. 3,0M.
B. 1,0M.
C. 2,0M.
D. 2,5M.
Lời giải:
NH4++ OH−→ NH3+ H2O
Theo phương trình hóa học ta có
nOH - = nNH3 = = 0,25 mol
=> CM = = = 2,5M
Câu 8. Cho cân bằng hóa học (trong bình kín) sau:
N2(khí) + 3H2(khí) 2NH3 ; = -92kJ/mol
Trong các yếu tố:
(1) Thêm một lượng N2 hoặc H2.
(2) Thêm một lượng NH3.
(3) Tăng nhiệt độ của phản ứng.
(4) Tăng áp suất của phản ứng.
(5) Dùng thêm chất xúc tác.
Có bao nhiêu yếu tố làm cho cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận ?
A. 3
B. 4
C. 5
D. 2
Lời giải:
Giải thích:
Các yếu tố: 1, 4.
+ (1): Thêm lượng N2 hoặc H2 → cân bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm N2/ H2(chiều thuận)
+ (2): Thêm NH3→ cân bằng dịch chuyển theo chiều làm giảm NH3 (chiều nghịch)
+ (3): = -92 < 0 → phản ứng thuận là tỏa nhiệt → tăng nhiệt độ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thu nhiệt (chiều nghịch)
+ (4): Tăng áp suất của phản ứng → cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm áp suất (chiều thuận)
+ (5): Chất xúc tác không làm ảnh hưởng đến cân bằng hóa học
Câu 9. Hỗn hợp X gồm N2 và H2 với tỉ lệ mol là 1:4. Nung hỗn hợp X ở điều kiện thích hợp để phản ứng xảy ra. Biết hiệu suất phản ứng là 40%. Phần trăm theo thể tích của amoniac (NH3) trong hỗn hợp thu được sau phản ứng là:
A. 16,04%.
B. 17,04%.
C. 18,04%.
D. 19,04%.
Lời giải:
Giải thích:
Dễ thấy hiệu suất tính theo N2
Giả sử X → phản ứng = 1.40% = 0,4 mol
Câu 10. Cho các thí nghiệm sau :
(1). NH4NO2
(2). KMnO4
(3). NH3 + O2
(4). NH4Cl
(5). (NH4)2CO3
(6). AgNO3
Số thí nghiệm tạo ra đơn chất là :
A. 6
B. 5
C. 4
D. 3
Lời giải:
Giải thích:
Số thí nghiệm tạo ra đơn chất là (1), (2), (3) và (6).
(1).
(2).
(3).
(4).
(5).
(6).
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
NH3 + CuO → Cu + N2 + H2O | NH3 ra N2
NH3 + H2O → NH4OH | NH3 ra NH4OH