NH3 ra N2: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O, cách cân bằng

Trả lời nhanh

NH₃ ra N₂ khi đốt cháy amoniac trong khí oxi (nhiệt độ cao, không có xúc tác): 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O. Trong phản ứng này nitơ trong NH₃ (số oxi hoá −3) bị oxi hoá lên 0, còn oxi bị khử từ 0 xuống −2. Nếu có xúc tác Pt ở 800–900 °C thì sản phẩm đổi thành NO chứ không phải N₂.

Phương trình phản ứng

Phương trình đầy đủ, đã cân bằng:

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O (điều kiện: đốt cháy, nhiệt độ cao)

Chất	Vai trò	Số oxi hoá thay đổi
NH₃	Chất khử	N: −3 → 0
O₂	Chất oxi hoá	O: 0 → −2
N₂	Sản phẩm oxi hoá	Khí không màu, không mùi
H₂O	Sản phẩm khử	Tồn tại ở dạng hơi khi đang cháy

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: N⁻³H₃ + O₂⁰ → N₂⁰ + H₂O⁻².
Viết quá trình oxi hoá và khử:
2N⁻³ → N₂⁰ + 6e (vì mỗi nguyên tử N nhường 3 electron, hai nguyên tử nhường 6 electron)
O₂⁰ + 4e → 2O⁻²
Cân bằng electron: bội chung nhỏ nhất của 6 và 4 là 12. Nhân quá trình oxi hoá với 2 và quá trình khử với 3.
4N⁻³ → 2N₂ + 12e
3O₂ + 12e → 6O⁻²
Đặt hệ số vào phương trình: 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O.
Kiểm tra: bên trái có 4 N, 12 H, 6 O; bên phải có 4 N, 12 H, 6 O. Phương trình đã cân bằng.

Em có thể kiểm tra nhanh bằng nguyên tử hiđro: 4 phân tử NH₃ có 12 H, tạo ra 6 phân tử H₂O đúng 12 H.

Hiện tượng và điều kiện

Amoniac cháy trong oxi với ngọn lửa màu vàng lục (vàng nhạt).
Có hơi nước ngưng tụ trên thành bình lạnh; khí nitơ sinh ra không màu, không mùi.
Phản ứng cần đốt nóng để khởi đầu. Khi không có xúc tác, NH₃ bị oxi hoá hoàn toàn đến N₂.

Phân biệt với phản ứng tạo NO

Nhiều em nhầm hai phản ứng của NH₃ với O₂. Điểm khác nhau là xúc tác và sản phẩm:

Tiêu chí	NH₃ ra N₂	NH₃ ra NO
Phương trình	4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O	4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
Điều kiện	Đốt cháy, không xúc tác	Xúc tác Pt, 800–900 °C
Ứng dụng	Minh hoạ tính khử của NH₃	Công đoạn đầu sản xuất axit nitric

Mẹo nhớ: không xúc tác thì ra N₂, có Pt thì ra NO. Trong công nghiệp, người ta cố ý dùng Pt để dừng ở NO, vì NO mới là nguyên liệu điều chế HNO₃.

Một số phản ứng khử khác của NH₃

Để củng cố tính khử của amoniac, em xem thêm hai phản ứng tạo N₂:

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl (NH₃ dư sẽ kết hợp với HCl tạo khói trắng NH₄Cl).
2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O (đun nóng, chất rắn đen chuyển sang đỏ).

Lỗi sai thường gặp

Đặt hệ số O₂ là 5 khi đề không nói có xúc tác. Hãy đọc kĩ điều kiện.
Quên rằng N₂ là phân tử có 2 nguyên tử nên phải lấy electron nhường là 6, không phải 3.
Viết nước ở dạng lỏng (l) khi phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao; trong ngọn lửa, nước ở dạng hơi.

Bài luyện tập

Đề: Đốt cháy hoàn toàn 6,8 gam NH₃ trong oxi dư theo phản ứng tạo N₂. Tính thể tích O₂ cần dùng và khối lượng nước tạo thành (đktc).
Đáp án: n(NH₃) = 6,8 : 17 = 0,4 mol. Theo tỉ lệ 4 : 3 : 2 : 6, n(O₂) = 0,4 × 3/4 = 0,3 mol, V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít; n(H₂O) = 0,4 × 6/4 = 0,6 mol, m = 0,6 × 18 = 10,8 gam.
Đề: Tính thể tích N₂ sinh ra ở bài trên.
Đáp án: n(N₂) = 0,4 × 2/4 = 0,2 mol, V = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít.
Đề: Trong phản ứng, 1 mol NH₃ nhường bao nhiêu mol electron?
Đáp án: 3 mol electron, vì N chuyển từ −3 lên 0.

Câu hỏi thường gặp

NH3 tác dụng với O2 tạo ra N2 trong điều kiện nào?

Khi đốt amoniac trong khí oxi ở nhiệt độ cao và không có xúc tác, sản phẩm là N2 và H2O.

Hệ số cân bằng của phản ứng NH3 + O2 → N2 + H2O là gì?

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O, tức tỉ lệ 4 : 3 : 2 : 6.

Vì sao có xúc tác Pt thì NH3 không tạo ra N2?

Xúc tác Pt ở 800–900 °C làm phản ứng dừng ở NO: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Đây là bước đầu sản xuất axit nitric.

Trong phản ứng này NH3 đóng vai trò gì?

Chất khử, vì nitơ tăng số oxi hoá từ −3 lên 0.