Phản ứng N2 + H2 hay N2 ra NH3 hoặc H2 ra NH3 thuộc loại phản ứng oxi hóa khử, phản ứng hóa hợp đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về N2 có lời giải, mời các bạn đón xem:
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3
Điều kiện phản ứng
– Nhiệt độ khoảng 450 – 500oC.
– Áp suất khoảng 200 – 300 atm.
– Chất xúc tác: Sắt kim loại được trộn thêm Al2O3, K2O, …
Cách thực hiện phản ứng
Cho N2 tác dụng với H2 ở nhiệt độ cao, áp suất cao, có mặt chất xúc tác Fe.
Hình 1. Sơ đồ thiết bị tổng hợp amonia trong công nghiệp
Hiện tượng nhận biết phản ứng
Có khí mùi khai thoát ra.
Bạn có biết
– Đặc điểm của phản ứng này là tốc độ rất chậm ở nhiệt độ thường, tỏa nhiệt và số mol khí của sản phẩm ít hơn so với số mol khí của các chất phản ứng. Do đó người ta phải thực hiện phản ứng này ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt của chất xúc tác. Ở áp xuất cao, cân bằng chuyển dịch sang phía tạo ra NH3, nhưng ở nhiệt độ cao cân bằng chuyển dịch ngược lại, nên chúng ta cần phải chọn 1 nhiệt độ cao vừa phải để hiệu suất tạo ra NH3 cao.
– Hiệu suất chuyển hóa thành NH3 chỉ đạt tới 20 – 25%.
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Nitơ thể hiện tính oxi hóa trong phản ứng với các chất nào dưới đây?
A. H2, O2
B. O2, Mg
C. Mg, H2
D. Ca, O2
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
N2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với H2 và một số kim loại.
3Mg + N2 →toMg3N2
N2 + 3H2 ⇄t0,p,xt2NH3
Ví dụ 2: Khí NH3 có lẫn hơi nước. Hóa chất dùng để làm khô khí NH3 là
A. P2O5
B. H2SO4 đặc
C. CaO
D. Cả A, B, C đều đúng
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: C
Chất để làm khô khí NH3 là chất mà không tác dụng với NH3 và có khả năng hút ẩm.
Ví dụ 3: Hỗn hợp N2 và H2 có tỉ khối hơi so với H2 là 6,2. Sau khi tổng hợp thu được hỗn hợp có tỉ khối hơi so với H2 là 6,74. Hiệu suất của phản ứng là:
A. 10%.
B. 15%.
C. 10,8%.
D. 20%.
Hướng dẫn giải
Đáp án đúng là: D
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3
Ta có: nN2nH2=6,2.2−228−6,2.2=23
⇒ Hiệu suất tính theo H2.
Giả sử: nN2=2 mol; nH2=3 mol
Bảo toàn khối lượng ta có: mban đầu = mSau phản ứng
⇒ nban đầu .6,2.2 = nsau phản ứng.6,74.2
⇒ nsau phản ứng = (2+3).6,2.26,74.2=4,6 mol
nN2 pu=(2+3)−4,62=0,2 mol⇒nH2 pu=0,2.3=0,6 mol⇒H=0,63.100=20%
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- N2 + O2 →to 2NO
- 2NO + O2 → 2NO2
- NH3 + HNO3 → NH4NO3
- 8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl
- 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
- NH3 (k) + HCl (k) → NH4Cl (r)
- NH3 + H2O ⇄ NH4OH
- 3NH3 + AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
- NH4Cl + AgNO3 → AgCl↓ + NH4NO3
- NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3↑ + H2O
- 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 ↑ + 2H2O
- 2NH4Cl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2NH3 ↑+ 2H2O
- NH4Cl (r) →toNH3 (k) + HCl (k)
- NH4NO3 → N2O + 2H2O
- NH4NO2 →toN2 + 2H2O
- NH4HCO3 →toNH3 + CO2 + H2O
- NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3↑ + H2O
- 2NH4NO3 + Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 + 2NH3↑+ 2H2O
- (NH4)2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓+ 2NH4Cl
- (NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 ↑+ 2H2O
- 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
