NH3 Cộng O2 Tạo Ra Gì? Phản Ứng, Điều Kiện Và Ứng Dụng

Bạn đang tìm hiểu về phản ứng giữa NH3 và O2? Xe Tải Mỹ Đình (XETAIMYDINH.EDU.VN) sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về phản ứng này, từ phương trình hóa học, điều kiện phản ứng đến ứng dụng thực tế và các bài tập vận dụng. Hãy cùng khám phá phản ứng thú vị này và mở rộng kiến thức về hóa học nhé.

1. Phản Ứng NH3 + O2 Tạo Ra NO: Chi Tiết Phương Trình

Phản ứng đốt cháy NH3 với O2 tạo ra NO (Nitơ monoxit) là một phản ứng quan trọng trong công nghiệp và hóa học. Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng này là:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

Đây là một phản ứng tỏa nhiệt, thuộc loại phản ứng oxi hóa khử, trong đó NH3 đóng vai trò chất khử và O2 là chất oxi hóa. Theo nghiên cứu của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Khoa Hóa học, vào tháng 5 năm 2023, phản ứng này có thể được tối ưu hóa để tăng hiệu suất tạo NO, một chất trung gian quan trọng trong sản xuất axit nitric.

Phản ứng NH3 và O2 tạo ra NO và H2O.

2. Điều Kiện Tối Ưu Để Phản Ứng NH3 và O2 Xảy Ra Hiệu Quả Nhất?

Để phản ứng NH3 và O2 xảy ra hiệu quả, cần đảm bảo các điều kiện sau:

Nhiệt độ: Khoảng 850 – 900°C.
Xúc tác: Platinum (Pt) là xúc tác phổ biến nhất. Ngoài ra, có thể sử dụng Fe2O3 hoặc Cr2O3 nhưng hiệu quả kém hơn.

Theo một báo cáo từ Bộ Công Thương năm 2022, việc kiểm soát nhiệt độ và sử dụng xúc tác chất lượng cao là yếu tố then chốt để đạt hiệu suất phản ứng tối đa và giảm thiểu các sản phẩm phụ không mong muốn.

3. Cách Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng NH3 + O2 Một Cách Dễ Dàng?

Để cân bằng phương trình phản ứng NH3 + O2 → NO + H2O, ta thực hiện theo các bước sau:

Xác định số oxi hóa:
- N⁻³H₃ + O₂⁰ → N⁺²O⁻² + H₂O⁻²
Viết quá trình oxi hóa và khử:
- N⁻³ → N⁺² + 5e (quá trình oxi hóa)
- O₂⁰ + 4e → 2O⁻² (quá trình khử)
Cân bằng electron:
- 4 x (N⁻³ → N⁺² + 5e)
- 5 x (O₂⁰ + 4e → 2O⁻²)
Viết phương trình hóa học cân bằng:
- 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

4. Tổng Quan Lý Thuyết Về NH3: Cấu Tạo, Tính Chất Và Ứng Dụng

4.1. Cấu Tạo Phân Tử NH3 Như Thế Nào?

Trong phân tử NH3, nguyên tử nitơ (N) liên kết với ba nguyên tử hydro (H) bằng ba liên kết cộng hóa trị có cực. Các electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử N do độ âm điện của N lớn hơn H. Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp với N ở đỉnh và đáy là tam giác tạo bởi ba nguyên tử H. Nitơ còn một cặp electron hóa trị tự do, tạo nên tính bazơ của NH3.

4.2. Tính Chất Vật Lý Nổi Bật Của NH3 Là Gì?

Amoniac (NH3) là chất khí không màu, có mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí và tan rất nhiều trong nước. Ở điều kiện thường, một lít nước có thể hòa tan tới 800 lít amoniac. Dung dịch amoniac đậm đặc thường dùng trong phòng thí nghiệm có nồng độ khoảng 25% (D = 0,91 g/cm3).

4.3. NH3 Thể Hiện Tính Chất Hóa Học Gì?

NH3 thể hiện cả tính bazơ yếu và tính khử:

a. Tính Bazơ Yếu Của NH3 Thể Hiện Như Thế Nào?

Tác dụng với nước:
- NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
- Dung dịch NH3 là một bazơ yếu, làm quỳ tím ẩm chuyển sang màu xanh.
Tác dụng với dung dịch muối:
- Tạo kết tủa hydroxit của nhiều kim loại.
- Ví dụ: AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
Tác dụng với axit:
- Tạo muối amoni.
- Ví dụ: NH3 + HCl → NH4Cl (amoni clorua)

b. NH3 Có Tính Khử Mạnh Không?

Amoniac có tính khử, phản ứng được với oxi, clo và khử một số oxit kim loại.

Tác dụng với oxi:
- Cháy trong oxi tạo ngọn lửa màu vàng, sinh ra nitơ và hơi nước.
- 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
- Với xúc tác Pt ở 850-900°C: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
Tác dụng với clo:
- Clo oxi hóa mạnh amoniac tạo ra nitơ và hidro clorua.
- 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl
- NH3 kết hợp với HCl tạo “khói trắng” NH4Cl.
- NH3 + HCl → NH4Cl

4.4. NH3 Được Ứng Dụng Để Làm Gì Trong Thực Tế?

NH3 có nhiều ứng dụng quan trọng:

Sản xuất axit nitric (HNO3).
Sản xuất phân đạm như urê (NH2)2CO, NH4NO3, (NH4)2SO4.
Điều chế hidrazin (N2H4) làm nhiên liệu tên lửa.
Amoniac lỏng làm chất gây lạnh trong thiết bị lạnh.

4.5. Làm Thế Nào Để Điều Chế NH3?

a. Điều Chế NH3 Trong Phòng Thí Nghiệm Như Thế Nào?

Đun nóng muối amoni (ví dụ NH4Cl) với Ca(OH)2.

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
Để làm khô khí NH3, cho khí NH3 vừa tạo thành đi qua bình đựng vôi sống (CaO).
Khi cần điều chế nhanh một lượng nhỏ khí NH3, có thể đun nóng dung dịch amoniac đậm đặc.

b. Điều Chế NH3 Trong Công Nghiệp Được Thực Hiện Ra Sao?

Tổng hợp từ nitơ và hidro theo phản ứng:

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (ΔH < 0)
Điều kiện:
- Nhiệt độ: 450 – 500°C.
- Áp suất cao: 200 – 300 bar.
- Xúc tác: Sắt kim loại trộn thêm Al2O3, K2O,…
Làm lạnh hỗn hợp khí bay ra, NH3 hóa lỏng và được tách riêng.

5. Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng NH3 và O2 (Có Lời Giải Chi Tiết)

Câu 1: Cho cân bằng hóa học sau:

N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) ; ΔH = -92kJ/mol

Yếu tố nào sau đây làm cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận?

(1) Thêm một lượng N2 hoặc H2.

(2) Thêm một lượng NH3.

(3) Tăng nhiệt độ.

(4) Tăng áp suất.

(5) Dùng thêm xúc tác.

A. 3

B. 4

C. 5

D. 2

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Các yếu tố (1) và (4) làm cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận.

(1): Thêm N2 hoặc H2 làm cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm N2/H2 (chiều thuận).
(2): Thêm NH3 làm cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm NH3 (chiều nghịch).
(3): ΔH < 0, tăng nhiệt độ làm cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch.
(4): Tăng áp suất làm cân bằng dịch chuyển theo chiều giảm áp suất (chiều thuận).
(5): Xúc tác không ảnh hưởng đến cân bằng hóa học.

Câu 2: Oxi hóa NH3 bằng CrO3 sinh ra N2, H2O và Cr2O3. Số phân tử NH3 tác dụng với một phân tử CrO3 là:

A. 3.

B. 1.

C. 4.

D. 2.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

2NH3 + 2CrO3 → N2 + 3H2O + Cr2O3

Vậy 1 phân tử NH3 phản ứng với 1 phân tử CrO3.

Câu 3: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có tỷ khối so với hidro là 6,2. Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe nung nóng, hiệu suất tổng hợp NH3 đạt 40% thu được hỗn hợp Y. Tỷ khối của Y so với hidro là:

A. 14,76.

B. 18,23.

C. 7,38.

D. 13,48.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

Áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có nN2/nH2 = 2/3. H2 thiếu, hiệu suất tính theo H2.

Chọn nN2 = 2 mol, nH2 = 3 mol.

nH2 pư = 3 * 40% = 1,2 mol
nN2 pư = 0,4 mol
nNH3 sinh ra = 0,8 mol

Bảo toàn khối lượng:

(M_Y) / (M_X) = n_X / n_Y
M_Y = (5 * 6,2) / (2 + 3 - 1,2 + 0,8) = 14,76

Tỷ khối của Y so với H2 là 7,38.

Câu 4: Hợp chất nào sau đây nitơ có số oxi hóa là -3?

A. NO.

B. N2O.

C. HNO3.

D. NH4Cl.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

N⁺²O, N₂⁺¹O, HN⁺⁵O₃, N⁻³H₄Cl

Câu 5: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 với tỉ lệ mol là 1:4. Nung X ở điều kiện thích hợp, hiệu suất phản ứng là 40%. Phần trăm thể tích của NH3 trong hỗn hợp thu được sau phản ứng là:

A. 16,04%.

B. 17,04%.

C. 18,04%.

D. 19,04%.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Hiệu suất tính theo N2. Giả sử nN2 = 1 mol, nH2 = 4 mol.

nN2 pư = 1 * 40% = 0,4 mol
nNH3 = 2 * 0,4 = 0,8 mol

%V_NH3 = (0,8 / (0,6 + 2,8 + 0,8)) * 100% = 19,04%

Câu 6: 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.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Chất làm khô khí NH3 phải có đặc tính hút nước và không phản ứng với NH3. NaOH rắn thỏa mãn điều kiện này.

Câu 7: Muối được dùng làm bột nở trong thực phẩm là:

A. (NH4)2CO3.

B. Na2CO3.

C. NH4HCO3.

D. NH4Cl.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

NH4HCO3 được dùng làm bột nở trong thực phẩm.

Câu 8: Có ba dung dịch mất nhãn: NaCl, NH4Cl, NaNO3. Dãy hóa chất nào sau đây có thể phân biệt được ba dung dịch?

A. Phenolphtalein và NaOH.

B. Cu và HCl.

C. Phenolphtalein; Cu và H2SO4 loãng.

D. Quỳ tím và dung dịch AgNO3.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Quỳ tím: NH4Cl làm quỳ tím hóa đỏ do thủy phân: NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+
AgNO3: NaCl tạo kết tủa trắng: AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3

Câu 9: Cho các thí nghiệm sau:

(1). NH4NO2 →to

(2). KMnO4 →to

(3). NH3 + O2 →to

(4). NH4Cl →to

(5). (NH4)2CO3 →to

(6). AgNO3 →to

Số thí nghiệm tạo ra đơn chất là:

A. 6

B. 5

C. 4

D. 3

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Các thí nghiệm tạo ra đơn chất là (1), (2), (3) và (6).

(1). NH4NO2 → N2 + 2H2O
(2). 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
(3). 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
(4). NH4Cl → NH3 + HCl
(5). (NH4)2CO3 → CO2 + 2NH3 + H2O
(6). AgNO3 → Ag + NO2 + 1/2O2

Câu 10: Người ta điều chế phân urê bằng cách cho NH3 tác dụng với chất nào sau đây (điều kiện thích hợp)?

A. CO2

B. CO

C. HCl

D. Cl2

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Phân urê là (NH2)2CO. Điều chế:

CO2 + 2NH3 → (NH2)2CO + H2O

Bạn muốn tìm hiểu thêm về các loại xe tải phù hợp với việc vận chuyển hóa chất và vật liệu thí nghiệm? Hãy truy cập XETAIMYDINH.EDU.VN ngay hôm nay để được tư vấn chi tiết và lựa chọn chiếc xe tải ưng ý nhất!

FAQ: Giải Đáp Thắc Mắc Về Phản Ứng NH3 + O2

Phản ứng giữa NH3 và O2 có ý nghĩa gì trong công nghiệp?
Phản ứng này là bước quan trọng trong sản xuất axit nitric, một hóa chất cơ bản được sử dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón, thuốc nổ và nhiều sản phẩm khác.
Xúc tác Pt có vai trò gì trong phản ứng NH3 + O2?
Platinum (Pt) là một chất xúc tác hiệu quả, giúp giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng, tăng tốc độ phản ứng và hướng phản ứng tạo ra sản phẩm NO với hiệu suất cao.
Điều gì xảy ra nếu nhiệt độ phản ứng NH3 + O2 quá cao?
Nhiệt độ quá cao có thể làm giảm hiệu suất tạo NO và tăng sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn như N2 và H2O.
Tại sao cần phải kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ NH3 và O2 trong phản ứng?
Tỷ lệ NH3 và O2 không phù hợp có thể dẫn đến phản ứng không hoàn toàn, giảm hiệu suất và tạo ra các sản phẩm phụ gây ô nhiễm.
Phản ứng NH3 + O2 có gây ô nhiễm môi trường không?
Nếu không được kiểm soát đúng cách, phản ứng này có thể thải ra các khí độc hại như NOx, gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm từ phản ứng NH3 + O2?
Sử dụng các công nghệ xử lý khí thải như hấp thụ, xúc tác khử NOx để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trước khi thải ra môi trường.
Ứng dụng nào khác của NH3 ngoài sản xuất axit nitric và phân bón?
NH3 còn được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, chất làm lạnh và nhiều ứng dụng khác trong ngành dệt may, hóa chất và thực phẩm.
Phản ứng NH3 + O2 có thể xảy ra ở điều kiện thường không?
Không, phản ứng này cần nhiệt độ cao (850-900°C) và xúc tác để xảy ra.
Tại sao NH3 có tính bazơ?
Do nguyên tử nitơ trong phân tử NH3 còn một cặp electron tự do, có khả năng nhận proton (H+), thể hiện tính bazơ.
Muối amoni được tạo ra từ NH3 có ứng dụng gì?
Muối amoni được sử dụng rộng rãi làm phân bón, chất điện giải trong pin, chất chống cháy và nhiều ứng dụng khác.

Bạn Cần Tìm Xe Tải Để Vận Chuyển Hóa Chất? Xe Tải Mỹ Đình Luôn Sẵn Sàng!

Bạn đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm thông tin đáng tin cậy về các loại xe tải? Bạn lo ngại về chi phí vận hành và bảo trì xe tải? Đừng lo lắng!

Xe Tải Mỹ Đình (XETAIMYDINH.EDU.VN) cung cấp thông tin chi tiết và cập nhật về các loại xe tải có sẵn tại Mỹ Đình, Hà Nội. Chúng tôi so sánh giá cả, thông số kỹ thuật và tư vấn lựa chọn xe phù hợp với nhu cầu và ngân sách của bạn.

Hãy liên hệ ngay với Xe Tải Mỹ Đình để được tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc!

Địa chỉ: Số 18 đường Mỹ Đình, phường Mỹ Đình 2, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội
Hotline: 0247 309 9988
Trang web: XETAIMYDINH.EDU.VN

NH3 Cộng O2 Tạo Ra Gì? Phản Ứng, Điều Kiện Và Ứng Dụng

1. Phản Ứng NH3 + O2 Tạo Ra NO: Chi Tiết Phương Trình

2. Điều Kiện Tối Ưu Để Phản Ứng NH3 và O2 Xảy Ra Hiệu Quả Nhất?

3. Cách Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng NH3 + O2 Một Cách Dễ Dàng?

4. Tổng Quan Lý Thuyết Về NH3: Cấu Tạo, Tính Chất Và Ứng Dụng

4.1. Cấu Tạo Phân Tử NH3 Như Thế Nào?

4.2. Tính Chất Vật Lý Nổi Bật Của NH3 Là Gì?

4.3. NH3 Thể Hiện Tính Chất Hóa Học Gì?

a. Tính Bazơ Yếu Của NH3 Thể Hiện Như Thế Nào?

b. NH3 Có Tính Khử Mạnh Không?

4.4. NH3 Được Ứng Dụng Để Làm Gì Trong Thực Tế?

4.5. Làm Thế Nào Để Điều Chế NH3?

a. Điều Chế NH3 Trong Phòng Thí Nghiệm Như Thế Nào?

b. Điều Chế NH3 Trong Công Nghiệp Được Thực Hiện Ra Sao?

5. Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng NH3 và O2 (Có Lời Giải Chi Tiết)

FAQ: Giải Đáp Thắc Mắc Về Phản Ứng NH3 + O2

Bạn Cần Tìm Xe Tải Để Vận Chuyển Hóa Chất? Xe Tải Mỹ Đình Luôn Sẵn Sàng!

Comments

Để lại một bình luận Hủy