NO2 + O2 + H2O → HNO3

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

Phương trình phản ứng NO₂ra 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 hóa học sau: NO2 + O2 + H2O → HNO3

Trong đó, NO2 là khí nitơ dioxide, O2 là khí oxi và H2O là nước. Khi các chất này phản ứng với nhau, ta thu được axit nitric HNO3. Phản ứng này có tính chất exothermic, tức là có sự giải phóng nhiệt. Nhiệt lượng giải phóng trong quá trình phản ứng này có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho quá trình sản xuất axit nitric.

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

Tính chất hóa học của phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là rất quan trọng trong quá trình sản xuất axit nitric và các sản phẩm hóa học liên quan. Việc 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 phản ứng hóa học quan trọng trong việc sản xuất axit nitric. Để xảy ra phản ứng này, cần có sự hiện diện của các chất khí NO2, O2 và nước.

Khí NO2 (Nitrogen dioxide) là chất khí có màu nâu đỏ, không mùi, có tính oxi hóa mạnh. Khí O2 (Oxygen) là khí không màu, không mùi, có tính chất oxi hóa. Nước (H2O) là chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, có tính chất phản ứng với nhiều chất.

Ngoài ra, để phản ứng diễn ra hiệu quả, cần phải có điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp. 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, một số yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình phản ứng, như sự hiện diện của chất xúc tác hay môi trường phản ứng. Vì vậy, điều kiện cơ bản để xảy ra phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là sự hiện diện của các chất trên và điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp.

Điều kiện nhiệt độ và áp suất chính 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 diễn ra hoặc không hoàn toàn. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ và áp suất là rất quan trọng trong quá trình sản xuất axit nitric.

Trong thực tế, phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 được sử dụng rộng rãi trong các công nghiệp sản xuất axit nitric và các sản phẩm liên quan đến nó. 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 nông nghiệp.

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

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

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một trong những phản ứng quan trọng nhất trong sản xuất axit nitric, một chất hóa học có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Đây là một quá trình chuyển đổi từ khí NO2, O2 và H2O thành sản phẩm HNO3, một chất hóa học có tính ổn định và độ tinh khiết cao.

3.1. Sản xuất axit nitric: 

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một phản ứng chính 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. Nó cũng được sử 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 được độ tinh khiết cao và có thể được 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. Phản ứng này có thể chuyển đổi NO2 thành HNO3, một chất hóa học không gây ô nhiễm và có thể được tái sử dụng. Vì vậy, phản ứng này có thể được sử 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 được sử dụng trong nghiên cứu khoa học để tạo ra các mẫu axit nitric tinh khiết để sử dụng 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 các quá trình sản xuất khác. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của phản ứng này sẽ giúp cho việc sử dụng nó trở nên hiệu quả hơn và bảo vệ môi trường tốt hơn.

Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một trong những phản ứng quan trọng trong sản xuất axit nitric và còn có nhiều ứng dụng khác trong các lĩnh vực khác nhau. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của phản ứng này sẽ giúp cho việc sử dụng nó trở nên hiệu quả hơn trong các quá trình sản xuất 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

Câu 2. Nhỏ từ từ dung dịch NH3 cho đến dư vào ống nghiệm đựng sẵn dung dịch Al2(SO4)3. Hiện tượng quan sát được trong quá trình phản ứng là:

A. Có kết tủa keo trắng xuất hiện, sau đó kết tủa lại tan 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. Đem nung hỗn hợp A gồm: x mol Fe và 0,15 mol Cu, trong không khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn hợp B, gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hòa tan hết lượng hỗn hợp B trên bằng dung dịch HNO3 đậm đặc, thì thu được 0,6 mol NO2. Trị số của x là:

A. 0,7 mol

B. 0,6 mol

C. 0,5 mol

D. 0,4 mol

Đáp án A

Câu 8. Đốt cháy 11,2 gam bột Fe trong bình đựng O2 thu được 14,72 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Fe3O4 và Fe. Hòa tan hoàn toàn lượng hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3­ thu được V lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2. Tỉ khối của B so với H2 bằng 19. Thể tích V ở đktc là:

A. 1792 ml

B. 672 ml.

C. 448 ml.

D. 896 ml.

Đáp án A

Câu 9. Cho 30 gam hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư được 5,6 lít khí NO (đktc, sp khử duy nhất) và dung dịch Y. Số mol của HNO3 đã 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. Hòa tan hết m gam FeS bằng một lượng tối thiểu dung dịch HNO3 (dung dịch X), thu được dung dịch Y và khí NO. Dung dịch Y hòa tan tối đa 1,92 gam Cu. Biết trong các quá trình trên, sản phẩm khử duy nhất của N+5 đều là NO. Số mol HNO3 trong X là

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