Ca + N2 → Ca3N2: phương trình phản ứng canxi tác dụng với nitơ
Lớp 11Hóa học

Ca + N2 → Ca3N2: phương trình phản ứng canxi tác dụng với nitơ

Trả lời nhanh

Phương trình phản ứng giữa canxi và nitơ là 3Ca + N2 → Ca3N2, điều kiện là nhiệt độ cao (đun nóng). Sản phẩm là canxi nitrua, chất rắn màu nâu. Trong phản ứng, canxi là chất khử (từ 0 lên +2), còn nitơ là chất oxi hóa (từ 0 xuống -3). Cứ 3 mol Ca phản ứng với 1 mol N2 tạo 1 mol Ca3N2.

Phương trình hóa học

3Ca + N2 → Ca3N2 (điều kiện: t°)

Thông tin Nội dung
Loại phản ứng Hóa hợp, oxi hóa – khử
Điều kiện Nhiệt độ cao
Hiện tượng Canxi cháy trong khí nitơ, tạo chất rắn màu nâu là canxi nitrua
Tỉ lệ mol Ca : N2 : Ca3N2 = 3 : 1 : 1

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

  1. Xác định số oxi hóa: Ca0 + N20 → Ca3+2N2-3.
  2. Quá trình oxi hóa: Ca → Ca2+ + 2e (nhân 3).
  3. Quá trình khử: N2 + 6e → 2N3- (nhân 1).
  4. Đặt hệ số: 3Ca + N2 → Ca3N2.

Kiểm tra: bên trái 3 Ca, 2 N; bên phải 3 Ca, 2 N. Cân bằng đúng.

Vì sao nitơ phản ứng được với canxi?

Khí nitơ tương đối trơ ở điều kiện thường vì liên kết ba N≡N rất bền. Chỉ khi đun nóng, năng lượng đủ lớn để phá vỡ liên kết ấy thì nitơ mới phản ứng. Với kim loại mạnh như Ca, Mg, nitơ thể hiện tính oxi hóa và tạo nitrua. Riêng liti (Li) phản ứng được với nitơ ngay ở nhiệt độ thường.

Tính chất của canxi nitrua Ca3N2

  • Bị nước thủy phân mạnh, giải phóng khí amoniac: Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3↑. Khí thoát ra có mùi khai, làm quỳ tím ẩm hóa xanh.
  • Do đó cần bảo quản Ca3N2 khô ráo, tránh hơi ẩm.

So sánh với các phản ứng tương tự

Phản ứng Điều kiện Sản phẩm
3Mg + N2 → Mg3N2 Đun nóng Magie nitrua
6Li + N2 → 2Li3N Nhiệt độ thường Liti nitrua
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 t°, p, xúc tác Fe Amoniac (N2 là chất oxi hóa)
N2 + O2 ⇌ 2NO Khoảng 3000°C hoặc tia lửa điện Nitơ monoxit (N2 là chất khử)

Mẹo nhớ

Để viết nhanh công thức nitrua kim loại, hãy dùng quy tắc chéo hóa trị: Ca hóa trị II, N hóa trị III, nên chéo xuống thành Ca3N2 (3 Ca, 2 N).

Lỗi sai thường gặp

  • Viết sản phẩm là CaN hoặc Ca2N3: sai vì không cân bằng hóa trị.
  • Quên điều kiện nhiệt độ cao, viết như phản ứng xảy ra ở điều kiện thường.
  • Nhầm vai trò: trong phản ứng này nitơ là chất oxi hóa (nhận electron), không phải chất khử.

Luyện tập có đáp án

  1. Cho 6 gam Ca phản ứng hoàn toàn với N2 dư. Tính khối lượng Ca3N2. Đáp án: n(Ca) = 0,15 mol, n(Ca3N2) = 0,05 mol, khối lượng 0,05 x 148 = 7,4 gam.
  2. Thủy phân hết lượng Ca3N2 ở câu 1 thì thu được bao nhiêu lít NH3 (đktc)? Đáp án: 0,05 mol Ca3N2 cho 0,1 mol NH3, tức 2,24 lít.
  3. Cần bao nhiêu lít N2 (đktc) để phản ứng vừa đủ với 12 gam Ca? Đáp án: 0,3 mol Ca cần 0,1 mol N2, tức 2,24 lít.

Câu hỏi thường gặp

Phương trình Ca + N2 là gì?

3Ca + N2 → Ca3N2, điều kiện nhiệt độ cao, sản phẩm là canxi nitrua.

Trong phản ứng Ca + N2, chất nào là chất oxi hóa?

N2 là chất oxi hóa vì số oxi hóa giảm từ 0 xuống -3, còn Ca là chất khử vì tăng từ 0 lên +2.

Canxi nitrua tác dụng với nước tạo ra gì?

Tạo canxi hiđroxit và khí amoniac: Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3.

Vì sao nitơ khó phản ứng ở điều kiện thường?

Vì phân tử N2 có liên kết ba N≡N rất bền, cần nhiệt độ cao mới phá vỡ được.

Bài học liên quan