N2 + H2 → NH3 | N2 ra NH3 | H2 ra NH3

Phản ứng N₂ + H₂  →  NH₃ là phản ứng tổng hợp amoniac quan trọng trong chương trình Hóa học. Bài viết phân tích chi tiết phương trình N₂ ra NH₃, H₂ ra NH₃, bản chất oxi hóa khử, điều kiện phản ứng Haber và cách cân bằng chính xác. Đồng thời tổng hợp bài tập vận dụng từ cơ bản đến nâng cao kèm hướng dẫn giải giúp học sinh hiểu sâu kiến thức và áp dụng hiệu quả khi làm bài.

Phương trình phản ứng N₂ ra NH₃

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃

Điều kiện phản ứng H₂ ra NH₃

- Nhiệt độ khoảng 450 – 500oC.

- Áp suất khoảng 200 – 300 atm.

- Chất xúc tác: Sắt kim loại được trộn thêm Al₂O₃, K₂O, …

Cách thực hiện phản ứng H₂ ra NH₃

Cho N₂ tác dụng với H₂ ở nhiệt độ cao, áp suất cao, có mặt chất xúc tác Fe.

Hình 1. Sơ đồ thiết bị tổng hợp amoniac trong công nghiệp

Hiện tượng nhận biết phản ứng

Có khí mùi khai thoát ra.

Bạn có biết

- Đặc điểm của phản ứng này là tốc độ rất chậm ở nhiệt độ thường, tỏa nhiệt và số mol khí của sản phẩm ít hơn so với số mol khí của các chất phản ứng. Do đó người ta phải thực hiện phản ứng này ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt của chất xúc tác. Ở áp xuất cao, cân bằng chuyển dịch sang phía tạo ra NH₃, nhưng ở nhiệt độ cao cân bằng chuyển dịch ngược lại, nên chúng ta cần phải chọn 1 nhiệt độ cao vừa phải để hiệu suất tạo ra NH₃ cao.

- Hiệu suất chuyển hóa thành NH₃ chỉ đạt tới 20 – 25%.

Xem thêm: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học online

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nitơ thể hiện tính oxi hóa trong phản ứng với các chất nào dưới đây?

A. H₂, O₂

B. O₂, Mg

C. Mg, H₂

D. Ca, O₂

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

N₂ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với H₂ và một số kim loại.

3Mg + N₂ Mg₃N₂

N₂ + 3H₂ 2NH₃

Ví dụ 2: Khí NH₃ có lẫn hơi nước. Hóa chất dùng để làm khô khí NH₃ là

A. P₂O₅

B. H₂SO₄ đặc

C. CaO

D. Cả A, B, C đều đúng

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Chất để làm khô khí NH₃ là chất mà không tác dụng với NH₃ và có khả năng hút ẩm.

Ví dụ 3: Hỗn hợp N₂ và H₂ có tỉ khối hơi so với H₂ là 6,2. Sau khi tổng hợp thu được hỗn hợp có tỉ khối hơi so với H₂ là 6,74. Hiệu suất của phản ứng là:

A. 10%.

B. 15%.

C. 10,8%.

D. 20%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃

Ta có: 

⇒ Hiệu suất tính theo H₂.

Giả sử: 

Bảo toàn khối lượng ta có: m_{ban đầu} = m_{Sau phản ứng}

⇒ n_{ban đầu} .6,2.2 = n_{sau phản ứng}.6,74.2

⇒ n_{sau phản ứng} =  mol

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• N₂ + O₂  2NO
• 2NO + O₂ → 2NO₂
• NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃
• 8NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6NH₄Cl
• 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O
• NH_{3 (k)} + HCl _(k) → NH₄Cl _(r)
• NH₃ + H₂O ⇄ NH₄OH
• 3NH₃ + AlCl₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl
• NH₄Cl + AgNO₃ → AgCl↓ + NH₄NO₃
• NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O
• 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ ↑ + 2H₂O
• 2NH₄Cl + Ba(OH)₂ → BaCl₂ + 2NH₃ ↑+ 2H₂O
• NH₄Cl _(r) NH_{3 (k)} + HCl _(k)
• NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O
• NH₄NO₂ N₂ + 2H₂O
• NH₄HCO₃ NH₃ + CO₂ + H₂O
• NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O
• 2NH₄NO₃ + Ba(OH)₂ → Ba(NO₃)₂ + 2NH₃↑+ 2H₂O
• (NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ ↓+ 2NH₄Cl
• (NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2NH₃ ↑+ 2H₂O
• 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃