NO2 + O2 + H2O → HNO3

1. Tính chất hóa học của phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3: 

Phản ứng NO2 tạo thành HNO3: 4NO2+ O2 + 2H2O → 4HNO3

Phản ứng hóa học trên là phản ứng oxi hóa khí NO2 bằng khí O2 trong môi trường nước, tạo thành axit nitric HNO3. Đây là một phản ứng trung gian trong quá trình sản xuất axit nitric, một chất hóa học được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất phân bón, thuốc nổ, các sản phẩm hóa học và trong các ứng dụng y tế.

Phản ứng xảy ra theo phương trình hoá học: NO2 + O2 + H2O → HNO3

Trong phản ứng này, khí nitơ dioxide (NO2), khí oxi (O2) và nước (H2O) tác động lên nhau để tạo thành axit nitric (HNO3). Phản ứng này thuộc loại phản ứng tỏa nhiệt, tức là có sự giải phóng nhiệt. Năng lượng từ việc giải phóng nhiệt trong quá trình này có thể được sử dụng để cung cấp cho quá trình sản xuất axit nitric.

Trong quá trình phản ứng, khí NO2 sẽ bị oxi hóa bởi khí O2 trong môi trường nước, tạo ra các chất trung gian như NO3, NO2 và HNO2. Sau đó, các chất này sẽ tiếp tục phản ứng với nhau để tạo ra axit nitric HNO3. Trong quá trình này, nước đóng vai trò là chất trung gian giúp cho các chất phản ứng với nhau hiệu quả.

Tính chất hóa học của phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 rất quan trọng trong quá trình sản xuất axit nitric và các sản phẩm hóa học liên quan. Hiểu rõ cơ chế phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản ứng là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2. Điều kiện xảy ra phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3: 

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một quá trình hóa học quan trọng trong quá trình sản xuất axit nitric. Để xảy ra phản ứng này, chúng ta cần phải có sự hiện diện của ba loại chất khí là NO2, O2 và nước.

NO2 (khí nitrogen dioxide) là một loại khí có màu nâu đỏ, không mùi và có tính oxi hóa mạnh. O2 (khí oxygen) là một loại khí không màu, không mùi và cũng có tính chất oxi hóa. Nước (H2O) là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi và có khả năng phản ứng với nhiều chất khác nhau.

Để đảm bảo hiệu suất của phản ứng, cần đảm bảo nhiệt độ và áp suất đúng. Thông thường, phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ cao khoảng 80-100 độ C và áp suất cao khoảng 1 atm.

Tuy nhiên, có một số yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến quá trình phản ứng, chẳng hạn như sự có mặt của chất xúc tác hoặc môi trường phản ứng. Do đó, để phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 diễn ra, yêu cầu sự có mặt của các chất này và đồng thời đảm bảo nhiệt độ và áp suất phù hợp.

Điều kiện nhiệt độ và áp suất là yếu tố quyết định sự thành công của phản ứng. Nếu nhiệt độ và áp suất không đủ để đáp ứng yêu cầu, phản ứng sẽ không xảy ra hoặc không hoàn toàn. Vì vậy, việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất là vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất axit nitric.

Trong thực tế, phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất axit nitric và các sản phẩm liên quan. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu, hai loại sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp.

3. Ứng dụng của phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3: 

Vì vậy, sự hiểu biết một cách rõ ràng về điều kiện xảy ra phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 rất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm liên quan đến axit nitric.

3.1. Sản xuất axit nitric: 

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một quá trình quan trọng để sản xuất axit nitric, một chất hóa học quan trọng có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp. Axit nitric được sử dụng để sản xuất phân bón, thuốc nổ, thuốc trừ sâu và thuốc nhuộm. Ngoài ra, nó còn được ứng dụng làm chất tẩy, chất oxy hóa và tác nhân trung gian trong quá trình sản xuất các sản phẩm hóa học khác. Sản phẩm của phản ứng này có thể được tinh chế để đạt độ tinh khiết cao và sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ tinh khiết cao như trong phân tích hóa học và sinh học.

3.2. Xử lý khí thải: 

NO2 là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường và có thể gây hại cho sức khỏe con người. Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 có thể được sử dụng để giảm thiểu khí thải độc hại. Quá trình này có khả năng chuyển đổi NO2 thành HNO3, một chất hóa học không gây ô nhiễm và có thể tái sử dụng. Do đó, quá trình này có thể được áp dụng để xử lý khí thải trong các nhà máy sản xuất axit nitric và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm trong môi trường.

3.3. Nghiên cứu khoa học:

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 cũng có thể được áp dụng trong nghiên cứu khoa học để tạo ra axit nitric tinh khiết dùng trong các phân tích hóa học và sinh học. Sản phẩm của phản ứng này có thể được sử dụng trong các phản ứng hóa học khác và trong quá trình sản xuất khác. Điều này nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của phản ứng sẽ tăng hiệu suất sử dụng và bảo vệ môi trường tốt hơn.

4. Bài tập liên quan:

Câu 1. Trong công nghiệp bằng cách nào sau đây để sản xuất khí nitơ?

A. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

B. Nhiệt phân NH4NO3

C. Dùng phương pháp dời nước

D. Nhiệt phân muối amoni clorua NH4Cl

Đáp án A

B. Có sự cặn kết trắng xuất hiện, sau đó cặn kết tan chậm dần

B. Có kết tủa keo màu trắng xuất hiện

C. Có kết tủa màu xanh lục xuất hiện, sau đó kết tủa lại tan dần

D. Có kết tủa màu xanh lục xuất hiện

Đáp án B

Câu 3. Oxit phi kim nào dưới đây không phải là oxit axit?

A. CO2

B. N2O5

C. P2O5

D. NO

Đáp án D

Câu 4. Dãy kim loại nào dưới đây không phản ứng với HNO3 đặc nguội

A. Al, Zn, Fe

B. Al, Cr, Fe

C. Cu, Ag, Cr

D. Cu, Cr, Fe

Đáp án B

Câu 5. Sau cơn mưa người ta thường cảm thấy không khí trong lành hơn vì:

A. Mưa kéo theo những hạt bụi làm giảm lượng bụi trong không khí.

B. Trong khi mưa có sấm sét là điều kiện để tạo ra lượng nhỏ ozon có tác dụng diệt khuẩn.

C. Sau cơn mưa cây cối quang hợp mạnh hơn.

D. Cả A, B.

Đáp án D

Câu 6. Nhận định đúng về phản ứng điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng

NaNO3 + H2SO4 → HNO3+ NaHSO4.

A. có thể dùng axit sunfuric loãng.

B. có thể thay thế natri nitrat bằng kali nitrat.

C. axit nitric thu được ở dạng lỏng không cần làm lạnh.

D. đây là phản ứng oxi hóa khử.

Đáp án B

Câu 7: Cho một hỗn hợp A gồm x mol Fe và 0,15 mol Cu, được nung trong không khí trong một khoảng thời gian. Sau đó thu được 63,2 gam hỗn hợp B, bao gồm hai kim loại trên và một hỗn hợp các oxit của chúng. Nếu hòa tan toàn bộ lượng hỗn hợp B bằng dung dịch HNO3 đậm đặc, ta thu được 0,6 mol NO2. Giá trị của x là:

A. 0,7 mol

B. 0,6 mol

C. 0,5 mol

D. 0,4 mol

Đáp án A

Câu 8: Khi đốt cháy 11,2 gam bột sắt (Fe) trong bình chứa khí oxi (O2), thu được 14,72 gam hỗn hợp X gồm oxit sắt (Fe2O3), oxit sắt (Fe3O4) và sắt (Fe). Hoà tan hoàn toàn lượng hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3, ta thu được V lít hỗn hợp khí Y gồm nitric oxit (NO) và dioxit nitro (NO2). Tỉ khối của B so với hidro (H2) bằng 19. Thể tích V ở điều kiện chuẩn là:

A. 1792 ml

B. 672 ml.

C. 448 ml.

D. 896 ml.

Đáp án A

Câu 9. Trong một phản ứng hóa học, 30 gam hỗn hợp X chứa Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 đã phản ứng hoàn toàn với một lượng lớn dung dịch HNO3, tạo ra 5,6 lít khí NO (ở đktc, sản phẩm duy nhất) và dung dịch Y. Số mol dung dịch HNO3 đã tham gia phản ứng là:

A. 1 mol

B. 1,45 mol

C. 1,6 mol

D. 1,35 mol

Đáp án C

Câu 10. Chỉ dùng H2O và điều kiện đun nóng có thể tách hổn hợp nào sau đây?

A. NH4Cl, K2CO3, KCl

B. NH4NO3, CaCO3, Na2SO4

C. NH4Cl, CaSO4, MgSO4

D. Tất cả đều thực hiện được

Đáp án C

Câu 11. Cho 150 ml dung dịch KOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch H3PO4 0,5M. Sau phản ứng, trong dung dịch chứa các muối

A. KH2PO4 và K2HPO4.

B. KH2PO4 và K3PO4.

C. K2HPO4 và K3PO4.

D. KH2PO4, K2HPO4và K3PO4

Đáp án A

Câu 12. Cho kim loại Cu tác dụng với HNO3 đặc hiện tượng quan sát được là :

A. Khí màu nâu bay lên, dung dịch chuyển màu xanh

B. Khí không màu bay lên, dung dịch chuyển màu xanh

C. Khí không màu bay lên, dung dịch có màu nâu

D. Khí thoát ra không màu hoá nâu trong không khí, dung dịch chuyển sang màu xanh

Đáp án A

Câu 13. Cho m gam FeS tác dụng hoàn toàn với một lượng dung dịch HNO3 tối thiểu (dung dịch X), ta thu được dung dịch Y và khí NO. Dung dịch Y có thể hoà tan tối đa 1,92 gam Cu. Trong các quá trình trên, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5. Hãy tính số mol HNO3 trong X.

A. 0,48.

B. 0,12.

C. 0,36.

D. 0,24.

Đáp án D

Câu 14. Cho từ từ dung dịch NH3 đến dư vào dung dịch AlCl3. Hiện tượng quan sát được:

A. có kết tủa keo trắng tan dần đến hết.

B. có kết tủa keo trắng rồi tan, sau đó lại có kết tủa.

C. có kết tủa keo trắng, không thấy kết tủa tan.

D. dung dịch trong suốt.

Đáp án C

Câu 15. Dãy các chất nào sau đây tác dụng với HNO3đặc nóng đều xảy ra phản ứng oxi hóa khử là

A. Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3

B. Fe, FeO, Fe(NO3)2, FeCO3

C. Fe, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3

D. Fe, FeO, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3

Đáp án B

Câu 16. Hãy cho biết dãy hóa chất nào sau đây khi phản ứng với HNO3 đặc nóng đều thu được khí NO2 bay ra?

A. Fe2O3, CuS, NaNO2, NaI.

B. Fe3O4, Na2SO3, As2S3, Cu.

C. Fe, BaCO3, Al(OH)3, ZnS

D. CaSO3, Fe(OH)2, Cu, ZnO.

Đáp án B