Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu một tính chất rất quan trọng của hợp chất amoniac (NH3), đó là tính khử mạnh của nó. Để chứng minh điều này, chúng ta sẽ cùng phân tích và viết phương trình hóa học của các phản ứng mà NH3 tham gia.

Trong chương trình Hóa học lớp 11, chúng ta đã được học về các phản ứng oxi hóa – khử. Để chứng minh NH3 có tính khử mạnh, chúng ta cần xem xét vai trò của nguyên tử Nitơ trong phân tử NH3.

Trong phân tử NH3, Nitơ có số oxi hóa là -3. Đây là số oxi hóa thấp nhất của Nitơ, vì vậy khi tham gia phản ứng hóa học, Nitơ trong NH3 có xu hướng nhường electron để tăng số oxi hóa lên các giá trị cao hơn như 0 (trong N2), +1, +2, +3, +4, +5 (trong các hợp chất khác). Việc nhường electron chính là thể hiện tính khử.

Chúng ta sẽ xét hai phản ứng điển hình để chứng minh tính khử mạnh của NH3:

1. Phản ứng của NH3 với oxit kim loại có tính oxi hóa mạnh:

Trong trường hợp này, NH3 sẽ khử oxit kim loại xuống kim loại hoặc oxit kim loại có số oxi hóa thấp hơn.
Ví dụ điển hình là phản ứng của NH3 với CuO khi đun nóng:

Ta biết rằng CuO là một oxit bazơ, trong đó Cu có số oxi hóa là +2. Khi cho NH3 tác dụng với CuO nung nóng, NH3 sẽ thể hiện tính khử, làm giảm số oxi hóa của Cu từ +2 xuống 0 (tức là kim loại Cu).

Phương trình hóa học của phản ứng này là:

2NH3 + 3CuO \(\xrightarrow{t^0}\) N2 + 3Cu + 3H2O

Trong phương trình này, chúng ta thấy:
– Số oxi hóa của N trong NH3 là -3, sau phản ứng chuyển thành 0 trong N2. Điều này có nghĩa là N đã nhường electron.
– Số oxi hóa của Cu trong CuO là +2, sau phản ứng chuyển thành 0 trong Cu kim loại. Điều này có nghĩa là Cu đã nhận electron.
– Vì NH3 làm giảm số oxi hóa của nguyên tố khác (Cu) từ +2 xuống 0, nên NH3 thể hiện tính khử.

Chúng ta có thể biểu diễn các quá trình oxi hóa – khử như sau:
Quá trình oxi hóa: 2N^-3 \(\rightarrow\) N₂⁰ + 6e
Quá trình khử: 3Cu⁺² + 6e \(\rightarrow\) 3Cu⁰

Như vậy, ta đã thấy rõ vai trò của NH3 là chất khử trong phản ứng này.

2. Phản ứng của NH3 với các phi kim hoạt động mạnh:

Các phi kim hoạt động mạnh như Clo (Cl2) hay Brom (Br2) cũng có thể oxi hóa NH3.

Ví dụ điển hình là phản ứng của NH3 với khí Clo:

* Khi NH3 tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ mol 1:1, ta có phản ứng:

NH3 + 3Cl2 \(\rightarrow\) NCl3 + 3HCl

Trong phản ứng này, Clo (Cl2) có số oxi hóa 0, sau phản ứng trong NCl3 có số oxi hóa +3 và trong HCl có số oxi hóa -1. Phản ứng này hơi phức tạp vì Clo vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thể hiện tính khử. Tuy nhiên, để chứng minh tính khử của NH3, ta sẽ xét phản ứng với tỉ lệ mol khác.

* Khi NH3 dư tác dụng với Cl2, NH3 sẽ thể hiện rõ tính khử của mình. Lúc này, Cl2 sẽ oxi hóa N trong NH3 từ -3 lên 0 (tức là N2).

Phương trình hóa học là:

8NH3 + 3Cl2 \(\xrightarrow{t^0}\) N2 + 6NH4Cl

Trong phương trình này:
– Số oxi hóa của N trong NH3 là -3, sau phản ứng chuyển thành 0 trong N2. N đã nhường electron.
– Số oxi hóa của Cl trong Cl2 là 0, sau phản ứng chuyển thành -1 trong NH4Cl. Cl đã nhận electron.
– Vì NH3 làm giảm số oxi hóa của nguyên tố khác (Cl) từ 0 xuống -1, nên NH3 thể hiện tính khử.

Quá trình oxi hóa – khử có thể biểu diễn như sau:
Quá trình oxi hóa: 2N^-3 \(\rightarrow\) N₂⁰ + 6e
Quá trình khử: 3Cl₂⁰ + 6e \(\rightarrow\) 6Cl^-1

Ở đây, ta thấy rõ vai trò chất khử của NH3 khi sản phẩm là khí N2.

Ngoài hai phản ứng trên, NH3 còn có thể phản ứng với các chất oxi hóa mạnh khác như KMnO4, H2O2, O2 (trong điều kiện thích hợp) để thể hiện tính khử. Tuy nhiên, hai ví dụ trên là đủ để chúng ta chứng minh tính khử mạnh của NH3 dựa trên kiến thức lớp 11.

Tóm lại, để chứng minh NH3 có tính khử mạnh, chúng ta cần chỉ ra rằng nguyên tử Nitơ trong NH3 (với số oxi hóa -3) có khả năng nhường electron để làm giảm số oxi hóa của các nguyên tố trong các chất oxi hóa. Các phản ứng với CuO hay Cl2 là những minh chứng rõ ràng cho điều này.

Các em về nhà xem lại bài và làm thêm các bài tập liên quan nhé!