NH3 + Cl2 → N2 + NH4Cl: cân bằng, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: 8NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6NH₄Cl, xảy ra khi NH₃ dư, ở điều kiện thường. Clo là chất oxi hoá, NH₃ là chất khử (N^-3 lên N₂). Hiện tượng: xuất hiện khói trắng là các hạt NH₄Cl nhỏ li ti, màu vàng lục của clo nhạt dần.

Phản ứng NH₃ tác dụng với Cl₂ xảy ra thế nào?

Amoniac có nguyên tử N ở mức oxi hoá thấp nhất (−3) nên có tính khử. Clo là phi kim mạnh nên oxi hoá được NH₃ thành khí nitơ N₂. Sản phẩm HCl sinh ra gặp ngay NH₃ dư nên tạo thành muối amoni clorua.

Vì vậy phương trình tổng quát chính là phép cộng của hai giai đoạn:

Giai đoạn oxi hoá – khử: 2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl
Giai đoạn axit – bazơ: 6HCl + 6NH₃ → 6NH₄Cl
Cộng lại: 8NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6NH₄Cl

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Sơ đồ: NH₃ + Cl₂ → N₂ + NH₄Cl

Xác định số oxi hoá thay đổi: N từ −3 lên 0 (trong N₂); Cl từ 0 xuống −1.
Viết quá trình:

2N^-3 → N₂⁰ + 6e (nhường 6e)

Cl₂⁰ + 2e → 2Cl^-1 (nhận 2e)
Cân bằng electron: nhân quá trình nhường với 1, quá trình nhận với 3 → 1 N₂ và 3 Cl₂ (tạo 6 Cl^–).
Đặt hệ số: N₂ hệ số 1, Cl₂ hệ số 3, NH₄Cl hệ số 6 (để có 6 Cl). Số N ở vế phải là 2 + 6 = 8, nên NH₃ hệ số 8.
Kiểm tra: N: 8 = 2 + 6; H: 24 = 6×4; Cl: 6 = 6. Cân bằng.

Chất	Vai trò	Giải thích
Cl₂	Chất oxi hoá	Số oxi hoá giảm từ 0 xuống −1
NH₃ (2 trong 8 phân tử)	Chất khử	N tăng từ −3 lên 0
NH₃ (6 trong 8 phân tử)	Môi trường (bazơ)	Kết hợp với HCl tạo NH₄Cl, N vẫn là −3

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: nhiệt độ thường, NH₃ dư so với Cl₂.
Hiện tượng: khói trắng bay lên (tinh thể NH₄Cl rất nhỏ lơ lửng trong không khí); màu vàng lục của khí clo mất dần. Thí nghiệm cho khí Cl₂ vào bình đựng NH₃ rất hay được dùng để minh hoạ tính khử của amoniac.

Tỉ lệ NH₃ và Cl₂ khác nhau cho sản phẩm khác nhau

Điều kiện	Phương trình	Ghi chú
NH₃ dư	8NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6NH₄Cl	Có khói trắng
NH₃ vừa đủ cho giai đoạn oxi hoá	2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl	HCl chưa gặp NH₃ để thành muối
Cl₂ rất dư	NH₃ + 3Cl₂ → NCl₃ + 3HCl	NCl₃ là chất lỏng rất dễ nổ, ít gặp ở bài tập phổ thông

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

Mẹo nhớ hệ số 8–3–1–6: “tám amoniac, ba clo, một nitơ, sáu muối”. Nhớ thêm rằng chỉ 2/8 NH₃ làm chất khử, còn 6/8 làm môi trường.
Lỗi 1: cân bằng thành 2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl rồi ghi nhầm là phương trình cuối. Hãy đọc đề: nếu sản phẩm đề cho có NH₄Cl thì phải dùng hệ số 8–3–1–6.
Lỗi 2: cho rằng toàn bộ NH₃ là chất khử. Thực tế chỉ 2 trong 8 phân tử bị oxi hoá.
Lỗi 3: quên NH₃ phải dư; nếu thiếu NH₃ thì không thu được NH₄Cl như phương trình.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 6,72 lít khí Cl₂ (đktc) phản ứng hoàn toàn với lượng dư NH₃ theo phương trình trên. Tính thể tích N₂ (đktc) và khối lượng NH₄Cl thu được.

Giải: n(Cl₂) = 6,72 : 22,4 = 0,3 mol. Theo phương trình, 3 mol Cl₂ sinh 1 mol N₂ và 6 mol NH₄Cl, nên n(N₂) = 0,1 mol → V = 2,24 lít; n(NH₄Cl) = 0,6 mol → m = 0,6 × 53,5 = 32,1 g.

Bài 2. Với lượng Cl₂ ở bài 1, cần tối thiểu bao nhiêu mol NH₃ và trong đó bao nhiêu mol đóng vai trò chất khử?

Giải: n(NH₃) = 0,3 × 8 : 3 = 0,8 mol. Chất khử chiếm 2/8 nên là 0,8 × 2 : 8 = 0,2 mol.

Bài 3. Vì sao khi dẫn Cl₂ vào bình NH₃ lại thấy khói trắng mà không thấy khí HCl thoát ra?

Giải: HCl sinh ra từ phản ứng oxi hoá – khử kết hợp ngay với NH₃ dư tạo NH₄Cl, là chất rắn ion nên tồn tại dưới dạng hạt khói trắng, không còn HCl tự do.

Câu hỏi thường gặp

Phương trình NH3 + Cl2 cân bằng như thế nào?

8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl. Cân bằng bằng thăng bằng electron: 2N(-3) nhường 6e, 3Cl2 nhận 6e, rồi thêm NH3 làm môi trường tạo NH4Cl.

Hiện tượng khi cho NH3 tác dụng với Cl2 là gì?

Có khói trắng của NH4Cl xuất hiện, màu vàng lục của khí clo nhạt dần và có khí N2 không màu sinh ra.

Trong phản ứng NH3 + Cl2, NH3 đóng vai trò gì?

NH3 vừa là chất khử (2 trong 8 phân tử, N từ -3 lên 0) vừa là môi trường bazơ (6 phân tử còn lại kết hợp với HCl thành NH4Cl).

Khi Cl2 dư thì NH3 phản ứng ra sao?

Với Cl2 rất dư, NH3 có thể bị clo hoá thành NCl3: NH3 + 3Cl2 → NCl3 + 3HCl. NCl3 là chất lỏng rất dễ nổ.