Cân bằng phản ứng sau NO2 + O2 + H2O → HNO3
1. Tính chất vật lý, hoá học của NO2
NO2, hay dinitơ tetroxide, là một hợp chất hoá học của nitơ và oxi. Dưới đây là một số tính chất
vật lý và hoá học quan trọng của NO2:
Tính chất vật lý của NO2:
 Trạng thái: NO2 tồn tại ở dạng khí ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C và 1 atm).
 Màu sắc: NO2 có màu nâu đỏ, do hấp thụ ánh sáng mà không gian mạch của nó tương tác với
các tia sáng khác nhau trong phổ quang.
 Khối lượng phân tử: Khối lượng phân tử của NO2 là khoảng 46 g/mol.
 Khối lượng riêng: NO2 có khối lượng riêng khoảng 1.88 g/L ở 0°C và 1 atm.
Tính chất hoá học của NO2:
 Tính oxi hóa: NO2 là một chất oxi hóa mạnh và có khả năng tác động với nhiều chất khác để oxi
hóa chúng. Ví dụ, nó có thể oxi hóa natriulfite (Na2SO3) thành sulfate (SO4^2-) trong môi trường axit:
3NO2 + 2Na2SO3 + H2O → 3HNO3 + 2Na2SO4
 Tính chất axit: NO2 có khả năng tạo ra axit nitric (HNO3) khi tiếp xúc với nước: NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
 Tính độc hại: NO2 là một khí độc hại và gây hại cho sức khỏe con người. Nó có thể gây kích
ứng đường hô hấp, viêm phổi, và gây nguy cơ về các vấn đề sức khỏe khác.
 Tác động với môi trường: NO2 cùng với các oxides of nitrogen (NOx) khác đóng vai trò quan
trọng trong việc gây ra ô nhiễm không khí và tạo ra mưa axit, có ảnh hưởng xấu đến môi trường
và sức khỏe con người.
NO2 là một chất quan trọng trong hóa học và môi trường, và việc hiểu rõ tính chất của nó có thể
giúp chúng ta quản lý và kiểm soát tác động của nó đối với môi trường và sức khỏe.
2. Tính chất vật lý, hoá học của HNO3
HNO3, hay axit nitric, là một hợp chất hoá học quan trọng của nitơ, oxi, và hydro. Dưới đây là
một số tính chất vật lý và hoá học quan trọng của HNO3:
Tính chất vật lý của HNO3:
 Trạng thái: HNO3 tồn tại ở dạng lỏng ở điều kiện tiêu chuẩn (25°C và 1 atm). Nó thường được
bán dưới dạng dung dịch trong nước ở các nồng độ khác nhau.
 Màu sắc: HNO3 tinh khiết thường là màu màu vàng đến màu đỏ nâu. Tuy nhiên, nó thường xuất
hiện màu màu mạnh hơn khi chứa các chất tạo màu khác.
 Khối lượng phân tử: Khối lượng phân tử của HNO3 là khoảng 63 g/mol.
 Tính chất ăn mòn: HNO3 là một chất ăn mòn mạnh, có khả năng tác động lên nhiều kim loại và
các chất hữu cơ, gây ra sự phân hủy và oxi hóa chúng.
Tính chất hoá học của HNO3:
 Tính axit mạnh: HNO3 là một trong những axit mạnh nhất, và nó có khả năng tạo ra ion
hidronium (H3O+) trong nước. Phản ứng chuẩn của axit nitric với nước là: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
 Tính oxi hóa: HNO3 có khả năng oxi hóa mạnh và thường được sử dụng để oxi hóa các chất hữu
cơ và kim loại. Ví dụ, nó có thể oxi hóa axit clohydric (HCl) thành clo (Cl2) và axit clohydric khói:
4HNO3 + 6HCl → 4NO2 + 6H2O + 2Cl2
 Tạo ra muối: HNO3 có khả năng tạo ra các muối nitrat khi phản ứng với kim loại hoặc các hợp
chất hữu cơ. Ví dụ, phản ứng giữa HNO3 và natri (Na) tạo ra natri nitrat (NaNO3): HNO3 + Na → NaNO3 + H2
 Tác động với amino axit: HNO3 có khả năng tác động với amino axit trong các protein, gây ra
hiện tượng nitrat hóa, làm thay đổi tính chất của protein và gây hại đến cơ thể.
Axit nitric (HNO3) là một chất quan trọng trong nhiều ứng dụng hóa học và công nghiệp, như sản
xuất phân bón, thuốc nhuộm, và trong quá trình sản xuất thuốc nổ. Tuy nhiên, nó cũng là một chất
ăn mòn mạnh và độc hại, vì vậy cần được sử dụng cẩn thận và an toàn.
3. Điều kiện xảy ra và cách cân bằng phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3?
Phản ứng bạn đang nêu ra là phản ứng chuyển đổi khí nitơ dioxide (NO2), khí oxi (O2), và nước
(H2O) thành axit nitric (HNO3). Để xảy ra phản ứng này, cần phải tạo ra điều kiện thích hợp và
duy trì cân bằng phản ứng. Điều kiện xảy ra và cân bằng phản ứng phụ thuộc vào điều kiện cụ thể
và tình trạng khởi đầu của các chất tham gia.
Điều kiện xảy ra phản ứng:
 Nhiệt độ: Phản ứng này thường được thực hiện ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ thường nằm trong khoảng từ 400°C đến 800°C.
 Áp suất: Áp suất cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất phản ứng. Thông thường, phản
ứng này thực hiện ở áp suất cao.
 Sự có mặt của xúc tác: Đôi khi, phản ứng này được thực hiện với sự có mặt của xúc tác, như
platina (Pt) hoặc vanadium(V) pentoxide (V2O5), để tăng tốc độ phản ứng và cải thiện hiệu suất.
Cân bằng phản ứng: Phản ứng NO2 + O2 + H2O → HNO3 là một phản ứng hóa học khá phức tạp,
và cân bằng phản ứng có thể được biểu diễn như sau:
4NO2 + O2 + 2H2O ⇌ 4HNO3
Trong biểu thức cân bằng này, hệ thống có thể tiến hành theo cả hai hướng: về bên trái (tạo ra
NO2, O2, và H2O) hoặc về bên phải (tạo ra HNO3). Cân bằng phản ứng sẽ được duy trì khi tỷ lệ
các chất tham gia và sản phẩm ở cả hai hướng là cố định.
Để điều chỉnh cân bằng phản ứng này, bạn có thể thay đổi nhiệt độ, áp suất và sự có mặt của xúc
tác theo cách thích hợp để tối ưu hóa sản phẩm HNO3 trong điều kiện cụ thể của phản ứng.
Lưu ý rằng phản ứng này thường được thực hiện trong điều kiện công nghiệp và yêu cầu thiết bị
và quy trình đặc biệt để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
4. Ứng dụng thực tế của phản ứng 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Phản ứng 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 là phản ứng chuyển đổi khí nitơ dioxide (NO2), khí oxi
(O2), và nước (H2O) thành axit nitric (HNO3). Axit nitric có nhiều ứng dụng thực tế quan trọng
trong các lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, y học và nhiều ứng dụng khác. Dưới
đây là một số ứng dụng thực tế của phản ứng này:
 Sản xuất phân bón: Axit nitric được sử dụng để sản xuất các loại phân bón nitrat, chẳng hạn như
amoni nitrat (NH4NO3) và kali nitrat (KNO3). Những loại phân bón này cung cấp nitơ cần thiết
cho cây trồng để thúc đẩy sự phát triển và năng suất.
 Sản xuất thuốc nổ: Axit nitric là một nguyên liệu quan trọng trong việc sản xuất thuốc nổ, chẳng
hạn như nitroglycerin (glycerin trinitrate) và TNT (trinitrotoluene). Các loại thuốc nổ này được
sử dụng trong công nghiệp mỏ, xây dựng và quốc phòng.
 Sản xuất thuốc thử nghiệm y học: HNO3 được sử dụng để sản xuất thuốc thử nghiệm y học, đặc
biệt là trong phân tích hóa học và xét nghiệm y học để kiểm tra các chất trong máu và nước tiểu.
 Sản xuất kim loại nitrat: Axit nitric cũng được sử dụng để sản xuất các muối nitrat của các kim
loại như đồng nitrat (Cu(NO3)2) và bạc nitrat (AgNO3), được sử dụng trong nhiều ứng dụng
công nghiệp, chẳng hạn như mạ điện kim loại, xử lý bề mặt kim loại, và phân tích hóa học.
 Sản xuất thuốc thú y và thuốc trừ sâu: Axit nitric được sử dụng trong sản xuất các loại thuốc thú
y và thuốc trừ sâu để kiểm soát các bệnh trên động vật và sâu bọ gây hại cho cây trồng.
 Sản xuất sợi tổng hợp: Axit nitric có thể được sử dụng trong sản xuất sợi tổng hợp, chẳng hạn
như sợi náilon, là một phần của quá trình sản xuất.
Như vậy, phản ứng chuyển đổi NO2, O2 và H2O thành HNO3 có nhiều ứng dụng quan trọng trong
công nghiệp và ngành khoa học khác nhau, giúp cung cấp các sản phẩm và dịch vụ quan trọng cho xã hội.
5. Một số bài tập áp dụng phản ứng 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 có đáp án chi tiết
Bài tập 1: Tính khối lượng HNO3 tạo ra từ 25 g NO2 và 10 g O2 tham gia vào phản ứng. Biết
rằng phản ứng diễn ra hoàn toàn. Đáp án 1:
Bước 1: Xác định số mol của NO2 và O2:
 Số mol NO2 = Khối lượng NO2 / khối lượng phân tử của NO2
 Số mol O2 = Khối lượng O2 / khối lượng phân tử của O2
Khối lượng phân tử của NO2 = 2 * 14 (N) + 16 (O) = 2 * 14 + 16 = 44 g/mol
Khối lượng phân tử của O2 = 2 * 16 = 32 g/mol
Số mol NO2 = 25 g / 44 g/mol ≈ 0.5682 mol Số mol O2 = 10 g / 32 g/mol ≈ 0.3125 mol
Bước 2: Xác định số mol của HNO3 được tạo ra từ số mol NO2:
Theo phản ứng, 1 mol NO2 tạo ra 1 mol HNO3, nên số mol HNO3 được tạo ra từ 0.5682 mol NO2 là 0.5682 mol HNO3.
Bước 3: Xác định khối lượng HNO3 tạo ra từ số mol HNO3:
Khối lượng HNO3 = Số mol HNO3 x khối lượng phân tử của HNO3
Khối lượng phân tử của HNO3 = 1 (H) + 14 (N) + 48 (O) = 63 g/mol
Khối lượng HNO3 = 0.5682 mol x 63 g/mol = 35.79 g
Vậy, khối lượng HNO3 được tạo ra là khoảng 35.79 g.
Bài tập 2: Biết rằng 2 mol NO2 tham gia vào phản ứng với 1 mol O2 và 3 mol H2O. Tính số
mol HNO3 được tạo ra. Đáp án 2:
Theo phản ứng 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3, có thể thấy rằng 4 mol NO2 tạo ra 4 mol HNO3.
Vì vậy, 1 mol NO2 sẽ tạo ra 1 mol HNO3.
2 mol NO2 tham gia vào phản ứng, vậy số mol HNO3 được tạo ra cũng là 2 mol.
Bài tập 3: Biết rằng 16 g NO2, 16 g O2, và 18 g H2O tham gia vào phản ứng. Tính khối lượng
HNO3 tạo ra. (Biết phản ứng diễn ra hoàn toàn) Đáp án 3:
Bước 1: Xác định số mol của NO2, O2, và H2O:
 Số mol NO2 = Khối lượng NO2 / khối lượng phân tử của NO2
 Số mol O2 = Khối lượng O2 / khối lượng phân tử của O2
 Số mol H2O = Khối lượng H2O / khối lượng phân tử của H2O
Khối lượng phân tử của NO2 = 2 * 14 (N) + 16 (O) = 2 * 14 + 16 = 44 g/mol
Khối lượng phân tử của O2 = 2 * 16 = 32 g/mol
Khối lượng phân tử của H2O = 2 * 1 (H) + 16 (O) = 2 + 16 = 18 g/mol
Số mol NO2 = 16 g / 44 g/mol ≈ 0.3636 mol Số mol O2 = 16 g / 32 g/mol ≈ 0.5 mol Số mol H2O = 18 g / 18 g/mol ≈ 1 mol
Bước 2: Xác định số mol HNO3 được tạo ra từ số mol NO2:
Theo phản ứng, 1 mol NO2 tạo ra 1 mol HNO3, nên số mol HNO3 được tạo ra từ 0.3636 mol NO2 là 0.3636 mol HNO3.
Bước 3: Xác định khối lượng HNO3 tạo ra từ số mol HNO3:
Khối lượng HNO3 = Số mol HNO3 x khối lượng phân tử của HNO3
Khối lượng phân tử của HNO3 = 1 (H) + 14 (N) + 48 (O) = 63 g/mol
Khối lượng HNO3 = 0.3636 mol x 63 g/mol = 22.91 g
Vậy, khối lượng HNO3 được tạo ra là khoảng 22.91 g.