Hoàn thành phương trình :
1) NH4NO2 -> N2 -> NO -> NO2-> HNO3
2) NH3 -> NO -> N…
1) NH4NO2 -> N2 -> NO -> NO2-> HNO3
2) NH3 -> NO -> NO2 -> HNO3 -> Cu(NO3)2
BÀI TẬP 1: Hoàn thành phương trình
NH4NO2 -> N2 -> NO -> NO2-> HNO3
Thầy/cô sẽ trình bày chi tiết các bước để hoàn thành chuỗi phản ứng này:
Bước 1: NH4NO2 -> N2
Phản ứng này là phản ứng nhiệt phân muối amoni nitrit. Muối amoni nitrit là một hợp chất không bền, khi đun nóng dễ dàng phân hủy.
Phản ứng hóa học: NH4NO2 (t°) -> N2 + 2H2O
Giải thích: Đây là phản ứng tự oxi hóa – khử của ion nitrit trong môi trường axit yếu (do NH4+ thủy phân tạo ra H+). Nguyên tố nitơ trong NH4+ có số oxi hóa -3, còn nitơ trong NO2- có số oxi hóa +3. Trong sản phẩm N2, nitơ có số oxi hóa 0. Do đó, một phần nitơ bị oxi hóa (từ -3 lên 0) và một phần nitơ bị khử (từ +3 xuống 0).
Bước 2: N2 -> NO
Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ cao, thường là trong các lò hồ quang điện. Khí nitơ kết hợp trực tiếp với khí oxi.
Phản ứng hóa học: N2 + O2 (t° cao, hồ quang điện) -> 2NO
Giải thích: Ở nhiệt độ cao, liên kết ba trong phân tử nitơ (N≡N) khá bền, nhưng với năng lượng đủ lớn từ hồ quang điện, nó có thể bị phá vỡ và phản ứng với oxi để tạo thành NO. Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch và cần điều kiện nhiệt độ cao để xảy ra với hiệu suất đáng kể.
Bước 3: NO -> NO2
Phản ứng này là sự oxi hóa khí nitơ monoxit (NO) bởi oxi trong không khí. Phản ứng này xảy ra dễ dàng ở điều kiện thường.
Phản ứng hóa học: 2NO + O2 -> 2NO2
Giải thích: NO là một oxit không tạo thành axit hoặc bazơ. Nó có tính khử, dễ dàng bị oxi hóa bởi oxi trong không khí để tạo thành NO2, một oxit có màu nâu đỏ.
Bước 4: NO2 -> HNO3
Phản ứng này là sự oxi hóa axit nitrơ (HNO2) hoặc phản ứng của NO2 với nước. Thông thường, NO2 khi tan trong nước sẽ tạo ra hỗn hợp axit. Tuy nhiên, để thu được HNO3 tinh khiết, người ta thường cho NO2 tác dụng với oxi và nước.
Phản ứng hóa học: 4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3
Giải thích: NO2 khi tác dụng với nước sẽ tạo ra cả axit HNO3 và HNO2: 2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2. Tuy nhiên, HNO2 không bền và dễ dàng bị oxi hóa bởi oxi trong không khí tạo thành HNO3. Do đó, phản ứng tổng hợp này hiệu quả hơn. Hoặc có thể viết phản ứng oxi hóa axit nitrơ thành axit nitric như sau: 2HNO2 + O2 -> 2HNO3.
BÀI TẬP 2: Hoàn thành phương trình
NH3 -> NO -> NO2 -> HNO3 -> Cu(NO3)2
Thầy/cô sẽ tiếp tục hướng dẫn các em hoàn thành chuỗi phản ứng thứ hai:
Bước 1: NH3 -> NO
Đây là phản ứng oxi hóa amoniac bằng oxi, thường được thực hiện trong các ống platin ở nhiệt độ cao. Đây là bước đầu tiên trong quy trình sản xuất axit nitric trong công nghiệp.
Phản ứng hóa học: 4NH3 + 5O2 (Pt, t° cao) -> 4NO + 6H2O
Giải thích: Amoniac (NH3) khi tiếp xúc với oxi ở nhiệt độ cao có mặt chất xúc tác platin sẽ bị oxi hóa thành khí nitơ monoxit (NO). Nitơ trong NH3 có số oxi hóa -3 và bị oxi hóa lên +2 trong NO.
Bước 2: NO -> NO2
Phản ứng này tương tự như bước 3 của bài tập 1. Khí NO oxi hóa bởi oxi trong không khí.
Phản ứng hóa học: 2NO + O2 -> 2NO2
Giải thích: NO có tính khử, dễ dàng phản ứng với oxi tạo thành NO2.
Bước 3: NO2 -> HNO3
Phản ứng này cũng tương tự như bước 4 của bài tập 1. NO2 tác dụng với nước và oxi.
Phản ứng hóa học: 4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3
Giải thích: NO2 khi hòa tan trong nước và có mặt oxi sẽ chuyển hóa thành axit nitric (HNO3).
Bước 4: HNO3 -> Cu(NO3)2
Phản ứng này là phản ứng giữa axit nitric (HNO3) với một kim loại đứng trước hydro trong dãy hoạt động hóa học, trong trường hợp này là đồng (Cu). Axit nitric đặc và loãng sẽ có sản phẩm khử khác nhau. Với Cu, HNO3 đặc thường tạo ra NO2, còn HNO3 loãng tạo ra NO. Tuy nhiên, đề bài yêu cầu tạo muối Cu(NO3)2.
Phản ứng hóa học: 3Cu + 8HNO3 (loãng) -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Hoặc: Cu + 4HNO3 (đặc) -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Giải thích: Đồng là một kim loại có tính khử, nó phản ứng với axit nitric để tạo thành muối nitrat tương ứng, đồng thời axit nitric bị khử thành các oxit của nitơ (NO hoặc NO2 tùy thuộc vào độ đặc loãng của axit) và nước.
Hy vọng với những lời giải chi tiết này, các em đã nắm vững hơn về các chuỗi phản ứng hóa học. Hãy luyện tập thêm nhiều bài tập tương tự để củng cố kiến thức nhé. Chúc các em học tốt!
1) NH4NO2 → 2H2O + N2 (Nhiệt độ)
N2 + O2 ↔ 2NO (Nhiệt độ, xúc tác)
2NO + O2 → 2NO2
2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3
2) 4NH3 + 5O2 → 6H2O + 4NO (Nhiệt độ, xúc tác)
2NO + O2 → 2NO2
2H2O + 4NO2 + O2 → 4HNO3
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
-Dãy số 1:
\(NH_4NO_2\xrightarrow{t^o}N_2↑+2H_2O\)
\(N_2+O_2\xrightarrow{3000^oC}2NO↑\)
\(2NO+O_2→2NO_2↑\)
\(4NO_2+O_2+2H_2O→4HNO_3\)
-Dãy số 2:.
\(4NH_3+5O_2\xrightarrow{t^o,xt}4NO↑+6H_2O\)
\(2NO+O_2→2NO_2↑\)
\(4NO_2+O_2+2H_2O→4HNO_3\)
\(Cu(OH)_2+2HNO_3→Cu(NO_3)_2+2H_2O\)