Trả lời nhanh
Phương trình: 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4. Đây là phản ứng axit – bazơ (NH3 nhận H+), không phải phản ứng oxi hoá – khử. Sản phẩm là amoni sunfat, chất rắn màu trắng, tan tốt trong nước, dùng làm phân đạm. Nếu axit dư (tỉ lệ mol 1 : 1) sẽ tạo NH4HSO4.
Phương trình phản ứng NH3 + H2SO4
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
Phương trình ion rút gọn: NH3 + H+ → NH4+
Cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử N của NH3 tạo liên kết cho – nhận với H+. Số oxi hoá của N (−3), H (+1), S (+6), O (−2) đều không đổi trước và sau phản ứng, nên đây không phải phản ứng oxi hoá – khử.
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: nhiệt độ thường, NH3 ở dạng khí hoặc dung dịch đều phản ứng được.
- Hiện tượng với dung dịch: không có kết tủa hay khí thoát ra, hỗn hợp nóng lên (toả nhiệt). Dùng quỳ tím sẽ thấy: NH3 dư làm quỳ xanh, axit dư làm quỳ đỏ.
- Hiện tượng với khí NH3 và H2SO4 đặc: khí NH3 bị giữ lại hoàn toàn, axit nóng lên mạnh, tạo muối amoni sunfat.
Vì sao dùng H2SO4 đặc mà không có “khói trắng”?
Nhiều bạn nhớ thí nghiệm NH3 gặp HCl đặc có khói trắng NH4Cl. Khói trắng đó xuất hiện vì HCl đặc dễ bay hơi, hai khí gặp nhau trong không khí tạo hạt muối rắn nhỏ li ti. H2SO4 đặc gần như không bay hơi, nên NH3 bị hấp thụ ngay trong lòng chất lỏng và không tạo khói.
Đây cũng là lý do không dùng H2SO4 đặc để làm khô khí NH3: axit sẽ giữ cả NH3, không chỉ hơi nước. Để làm khô NH3 ta dùng CaO (vôi sống) hoặc NaOH rắn, là những chất có tính bazơ.
Các trường hợp theo tỉ lệ mol
H2SO4 là axit hai nấc nên sản phẩm phụ thuộc tỉ lệ T = n(NH3) : n(H2SO4):
| Tỉ lệ T | Phản ứng | Sản phẩm |
|---|---|---|
| T ≤ 1 | NH3 + H2SO4 → NH4HSO4 | NH4HSO4 (và H2SO4 dư nếu T < 1) |
| 1 < T < 2 | Xảy ra cả hai phản ứng | Hỗn hợp NH4HSO4 và (NH4)2SO4 |
| T ≥ 2 | 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 | (NH4)2SO4 (và NH3 dư nếu T > 2) |
Mẹo nhớ: mỗi phân tử H2SO4 có 2 H+ nên “ăn” tối đa 2 NH3. Cần 2 NH3 thì mới được muối trung hoà.
Tính chất và ứng dụng của (NH4)2SO4
- Là tinh thể màu trắng, tan nhiều trong nước.
- Dùng làm phân đạm “SA” (sunfat amoni). Hàm lượng N: 28/132 × 100% ≈ 21,2%.
- Bị nhiệt phân khi đun nóng mạnh, và tác dụng với kiềm giải phóng NH3: (NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O (đun nóng, khí mùi khai).
- Phản ứng với BaCl2 tạo kết tủa trắng BaSO4, dùng để nhận ra gốc sunfat.
- Bón lâu năm làm đất chua dần vì ion NH4+ bị cây hút, để lại gốc axit; cần bón kèm vôi để cải tạo đất.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là NH4SO4 hoặc (NH4)SO4: sai vì ion sunfat mang điện −2, cần 2 ion NH4+ nên công thức đúng là (NH4)2SO4.
- Cho rằng H2SO4 đặc oxi hoá NH3 thành N2 ngay ở điều kiện thường: ở bài toán phổ thông, phản ứng nhận H+ luôn xảy ra trước, sản phẩm là muối amoni.
- Quên xét tỉ lệ mol, nên bỏ sót muối axit NH4HSO4.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 3,36 lít khí NH3 (đktc) tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 thu được muối trung hoà. Tính khối lượng muối.
Đáp án: n(NH3) = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol. Theo phương trình n((NH4)2SO4) = 0,075 mol. Khối lượng = 0,075 × 132 = 9,9 g.
Bài 2. Cho 0,2 mol NH3 vào dung dịch chứa 0,2 mol H2SO4. Xác định muối tạo thành và khối lượng.
Đáp án: T = 1 nên chỉ tạo NH4HSO4: 0,2 mol, M = 115 g/mol, khối lượng = 0,2 × 115 = 23 g.
Bài 3. Cho 0,3 mol NH3 tác dụng với 0,2 mol H2SO4. Tính số mol mỗi muối.
Đáp án: T = 1,5, nằm giữa 1 và 2. Gọi x = n(NH4HSO4), y = n((NH4)2SO4). Bảo toàn N: x + 2y = 0,3. Bảo toàn S: x + y = 0,2. Suy ra y = 0,1 và x = 0,1. Vậy mỗi muối 0,1 mol.
Câu hỏi nhanh. Có thể dùng H2SO4 đặc để làm khô khí NH3 không? Không, vì NH3 có tính bazơ sẽ phản ứng với axit.
Câu hỏi thường gặp
NH3 tác dụng với H2SO4 đặc tạo sản phẩm gì?
Tạo amoni sunfat theo phương trình 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4. Nếu axit dư (tỉ lệ mol NH3 : H2SO4 = 1 : 1) thì tạo NH4HSO4.
Phản ứng NH3 + H2SO4 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Không. Số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi, NH3 chỉ nhận H+ để thành NH4+, nên đây là phản ứng axit – bazơ (cho – nhận proton).
Vì sao không dùng H2SO4 đặc để làm khô khí NH3?
Vì NH3 là chất khí có tính bazơ, sẽ bị H2SO4 đặc giữ lại và biến thành muối amoni. Muốn làm khô NH3 nên dùng CaO hoặc NaOH rắn.
Phản ứng NH3 với H2SO4 đặc có khói trắng không?
Không. Khói trắng chỉ xuất hiện khi NH3 gặp axit dễ bay hơi như HCl hoặc HNO3 đặc. H2SO4 đặc không bay hơi nên NH3 bị hấp thụ trực tiếp trong axit, hỗn hợp chỉ nóng lên.