Trả lời nhanh
Khi đun nóng, amoni nitrit bị phân huỷ thành khí nitơ và nước theo phương trình: NH4NO2 → N2↑ + 2H2O (điều kiện: nhiệt độ). Đây là phản ứng oxi hoá khử nội phân tử: N-3 trong ion NH4+ bị oxi hoá, N+3 trong ion NO2– bị khử, cả hai cùng về N2.
Phương trình hoá học NH4NO2 ra N2
NH4NO2 —t°→ N2↑ + 2H2O
- Điều kiện: đun nóng (muối bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ không cao, cỡ vài chục độ C).
- Hiện tượng: có khí không màu, không mùi thoát ra (khí N2); chất rắn hoặc dung dịch amoni nitrit mất dần.
- Loại phản ứng: phân huỷ, đồng thời là oxi hoá khử nội phân tử.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Xác định số oxi hoá: trong NH4+ nitơ là -3, trong NO2– nitơ là +3, sản phẩm N2 có số oxi hoá 0.
| Quá trình | Biểu diễn | Vai trò |
|---|---|---|
| Oxi hoá | N-3 → N0 + 3e | Chất khử (ion NH4+) |
| Khử | N+3 + 3e → N0 | Chất oxi hoá (ion NO2–) |
Số electron cho bằng số electron nhận (đều là 3) nên hệ số của hai nguyên tử N bằng nhau; hai nguyên tử N hợp lại thành 1 phân tử N2. Còn lại 4 nguyên tử H và 2 nguyên tử O, tạo thành 2H2O. Kiểm tra: vế trái 2N, 4H, 2O; vế phải 2N, 4H, 2O – cân bằng.
Mẹo nhớ: “amoni + nitrit gặp nhau, nóng lên là ra nitơ và nước” – cả hai nguyên tử N “gặp nhau ở giữa” (từ -3 và +3 về 0).
Điều chế N2 trong phòng thí nghiệm
NH4NO2 rắn kém bền, dễ phân huỷ mạnh, có thể gây nổ khi đun nóng nên người ta không dùng muối khô. Thay vào đó, đun nóng dung dịch bão hoà của hai muối bền là amoni clorua và natri nitrit; hai muối này trao đổi ion tạo NH4NO2 rồi phân huỷ ngay.
NH4Cl + NaNO2 —t°→ N2↑ + NaCl + 2H2O
Có thể viết thành hai bước:
- NH4Cl + NaNO2 → NH4NO2 + NaCl
- NH4NO2 —t°→ N2↑ + 2H2O
Khí N2 ít tan trong nước nên có thể thu bằng phương pháp đẩy nước. Trong công nghiệp, N2 được lấy từ chưng cất phân đoạn không khí lỏng.
So sánh với nhiệt phân một số muối amoni khác
Học sinh hay nhầm sản phẩm nhiệt phân của các muối amoni. Điểm mấu chốt: gốc axit có tính oxi hoá hay không.
| Muối | Phương trình | Nhận xét |
|---|---|---|
| NH4NO2 | NH4NO2 → N2 + 2H2O | Gốc NO2– oxi hoá NH4+ thành N2 |
| NH4NO3 | NH4NO3 → N2O + 2H2O (khoảng 200°C) | Tạo N2O, không phải N2; ở nhiệt độ cao hơn có thể tạo N2, O2, H2O |
| NH4Cl | NH4Cl ⇄ NH3 + HCl | Gốc Cl– không oxi hoá, phản ứng thuận nghịch (thăng hoa) |
| (NH4)2CO3 | (NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O | Muối của axit yếu, không bền |
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là N2O (nhầm với NH4NO3) hoặc NH3 + HNO2.
- Quên hệ số 2 trước H2O, dẫn tới không cân bằng H và O.
- Ghi “NH4NO2 bị oxi hoá” chung chung; cần nói rõ ion nào là chất khử, ion nào là chất oxi hoá.
- Dùng NH4NO2 rắn để điều chế N2 trong thí nghiệm – không an toàn, nên dùng dung dịch NH4Cl và NaNO2 bão hoà.
Ví dụ và bài luyện tập
Ví dụ (số liệu tự đặt). Nhiệt phân hoàn toàn 6,4 g NH4NO2. Tính thể tích N2 ở đkc (24,79 L/mol) và khối lượng nước tạo thành.
M(NH4NO2) = 14 + 4 + 14 + 32 = 64 g/mol → n = 6,4 : 64 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(N2) = 0,1 mol → V = 0,1 × 24,79 ≈ 2,48 L; n(H2O) = 0,2 mol → m = 0,2 × 18 = 3,6 g.
Bài 1. Đun nóng dung dịch chứa 0,2 mol NH4Cl và 0,15 mol NaNO2. Tính thể tích N2 thu được ở đkc (hiệu suất 100%).
Đáp án: tỉ lệ phản ứng 1 : 1, NaNO2 hết trước (0,15 < 0,2) nên n(N2) = 0,15 mol → V = 0,15 × 24,79 ≈ 3,72 L.
Bài 2. Nhiệt phân 12,8 g NH4NO2, tính khối lượng N2 sinh ra.
Đáp án: n = 12,8 : 64 = 0,2 mol → n(N2) = 0,2 mol → m = 0,2 × 28 = 5,6 g.
Bài 3. Trong phản ứng NH4NO2 → N2 + 2H2O, chất nào là chất khử, chất nào là chất oxi hoá?
Đáp án: NH4NO2 vừa là chất khử (ion NH4+, N-3 lên 0) vừa là chất oxi hoá (ion NO2–, N+3 xuống 0).
Câu hỏi thường gặp
NH4NO2 nhiệt phân ra chất gì?
NH4NO2 nhiệt phân tạo khí nitơ (N2) và nước: NH4NO2 → N2 + 2H2O, điều kiện là đun nóng.
Phản ứng NH4NO2 → N2 + 2H2O có phải phản ứng oxi hoá khử không?
Có. Đây là phản ứng oxi hoá khử nội phân tử: N trong NH4+ (số oxi hoá -3) tăng lên 0, N trong NO2- (+3) giảm xuống 0.
Điều chế N2 trong phòng thí nghiệm bằng cách nào?
Đun nóng dung dịch bão hoà NH4Cl và NaNO2: NH4Cl + NaNO2 → N2 + NaCl + 2H2O. Cách này an toàn hơn dùng NH4NO2 rắn vì muối này kém bền, dễ nổ.
Nhiệt phân NH4NO3 có ra N2 không?
Ở khoảng 200°C, NH4NO3 chủ yếu tạo N2O và H2O. Chỉ ở nhiệt độ cao hơn mới có thể tạo N2, O2 và H2O, nên không nên nhầm với NH4NO2.