Phản ứng nhiệt phân là một loại phản ứng thường gặp trong các đề thi môn Hóa học. Trong nội dung bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về phản ứng nhiệt phân và các bài tập áp dụng nhé.
Phản ứng nhiệt phân là gì?
Phản ứng nhiệt phân là phản ứng hóa học, trong đó chất tham gia bị phân hủy thành các chất khác dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Chất tham gia phản ứng nhiệt phân thường là các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ như axit, bazơ, muối, thủy tinh, polime, chất béo,…
Trong quá trình thực hiện phản ứng nhiệt phân, chất sẽ được đưa vào môi trường có một nhiệt độ cụ thể. Nhiệt độ sẽ làm các liên kết trong phân tử chất bị đứt gãy khiến chất bị phân hủy thành các chất khác.
Các chất khí hoặc hơi có thể được giải phóng trong phản ứng nhiệt phân tạo thành khói hoặc hơi nước mà chúng ta có thể quan sát được. Các chất mới tạo thành còn lại có thể là các chất lỏng hoặc chất rắn tùy thuộc vào tính chất của chất tham gia phản ứng.
Phản ứng nhiệt phân được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như luyện kim, sản xuất thép, đồ gốm sứ hay xử lý chất thải. Phản ứng này cũng được dùng để sản xuất các sản phẩm hữu cơ như nhựa và sợi nhân tạo.
Quá trình nhiệt phân cũng có thể gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường do khí thải và chất thải sinh ra. Bởi vậy, quá trình nhiệt phân thường được thiết kế để đạt hiệu quả tối đa mà hạn chế tác động tới môi trường.
Ví dụ về phản ứng nhiệt phân:
CaCO3 → CaO + CO2 (môi trường nhiệt độ cao)
Một số trường hợp phản ứng nhiệt phân
Phản ứng nhiệt phân muối
Phản ứng nhiệt phân muối nitrat (NO3)
Do cấu trúc của NO3 kém bền với nhiệt nên các muối Nitrat đều dễ dàng bị nhiệt phân. Sản phẩm thu được sau nhiệt phân phụ thuộc vào phụ thuộc vào khả năng hoạt động của kim loại ở trong muối.
Có 3 trường hợp như sau:
- Kim loại trong muối nitrat là kim loại kiềm K, Ba, Ca, Na thì sản phẩm thu được là muối nitrit và O2.
- Kim loại trong muối nitrat là Mg, Al, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg thì sản phẩm thu được là oxit + NO2 + O2
- Kim loại trong muối nitrat là Ag, Pt, Au thì sản phẩm thu được là kim loại + NO2 + O2
Bạn cần lưu ý:
- Nhiệt phân muối Ba(NO3)2 thuộc trường hợp 2
- Tất cả các phản ứng nhiệt phân muối nitrat đều là phản ứng oxi hoá khử
Nhiệt phân muối amoni (NH4)
Tất cả các muối amoni đều kém bền nhiệt và bị phân huỷ khi nung nóng bởi NH4 có cấu trúc không bền. Sản phẩm sau nhiệt phân phụ thuộc vào bản chất của amoni gốc axit trong muối.
- Nếu amoni gốc axit trong muối không có tính oxi hoá thì sẽ không là phản ứng oxi hoá khử.
- Nếu amoni gốc axit trong muối có tính oxi hoá thì sản phẩm sau nhiệt phân không phải là NH3 và axit tương ứng.
Nhiệt phân muối hidrocacbonat và muối cacbonat
- Tất cả các muối hidrocacbonat (HCO3) đều kém bền và bị nhiệt phân huỷ khi bị đun nóng
- Các muối cacbonat (CO3) không tan đều bị phân huỷ bởi nhiệt. Các phản ứng nhiệt phân muối cacbonat đều không là phản ứng oxi hoá khử.
Ví dụ: CaCO3 → CaO + CO2 (môi trường nhiệt độ cao)
Nhiệt phân muối chứa oxi của clo
Các muối chứa oxi của clo đều kém bền với nhiệt và dễ bị phân huỷ khi nung nóng. Phản ứng phân huỷ muối chứa oxi của clo đều thuộc phản ứng oxi hoá khử
Nhiệt phân muối sunfat (SO4)
Đại đa số các muối sunfat đều khó bị phân huỷ bởi nhiệt bởi liên kết trong ion SO4 tương đối bền. Muối sunfat của các kim loại từ Li đến Ba rất khó bị nhiệt phân, nó chuyển sang thể lỏng khi ở nhiệt độ cao. Các muối sunfat của các kim loại khác bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao >1000 độ C.
Nhiệt phân muối sunfit (SO3)
Các muối sunfit đều kém bền nhiệt, khi đúng nóng thì chúng dễ bị phân huỷ.
Nhiệt phân muối photphat (PO4)
Hầu như các muối photphat đều rất bền với nhiệt nên không bị nhiệt phân ở môi trường nhiệt độ cao.
Nhiệt phân hiđroxit các bazơ không tan
Các bazơ không tan đều có thể phân hủy ở nhiệt độ cao với một số lưu ý như sau:
- Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)2 có mặt trong không khí
- Với AgOH và Hg(OH)2 thì không tồn tại ở nhiệt độ thường
- Ở nhiệt độ cao thì Ag2O và HgO tiếp tục bị nhiệt phân
Bài tập về phản ứng nhiệt phân và đáp án
Bạn có thể tham khảo một số bài tập về phản ứng nhiệt phân sau:
Bài 1. Nung nóng m gam Cu(NO3)2 một thời gian, để nguội, đem cân lại thấy khối lượng giảm 54 gam. Nếu hiệu suất phản ứng là 80% thì giá trị m là bao nhiêu?
A. 117,5 gam.
B. 49 gam.
C. 94 gam.
D. 98 gam.
Đáp án A
Phương trình phản ứng:
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 (1)
Gọi số mol của Cu(NO3)2 là x mol
Theo phương trình hóa học (1) và giả thiết ta thấy sau phản ứng khối lượng chất rắn giảm là: 188x – 80x = 54
x = 0,5.
Vậy ta có:
Khối lượng Cu(NO3)2 phản ứng là: m = 0,5 x 188 = 94 gam
Khối lượng Cu(NO2)2 thực tế là: M = 94/80% = 117,5 gam
Bài 2. Hòa tan m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng vừa đủ thu được 17,92 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm N2O và N2. Biết tỉ khối hơi của X so với H2 là 18 (không còn sản phẩm khử nào khác) và dung dịch Y chứa a gam muối nitrat. Giá trị của m là.
A. 21,6
B. 97,2
C. 64,8
D. 194,4
Đáp án: C
Lời giải
MX = 18 x 2 = 36
Vậy nN2O/nN2 = 1/1 ⇒ nN2 = nN2O = 0,4;
nAl = (10nN2 + 8nN2O)/3 = 2,4 mol
m = 2,4.27 = 64,8 gam
Bài 3. Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300ml dung dịch Y. Độ pH của dung dịch Y là bao nhiêu?
A. 4.
B. 3.
C. 2.
D.1.
Đáp án D
Lời giải:
Phương trình phản ứng:
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 (1)
mol: x x 2x 0,5x
Theo phương trình hóa học (1) và giả thiết ta thấy sau phản ứng khối lượng chất rắn giảm là: 188x – 80x = 6,58 – 4,96
Vậy x = 0,015 mol
Theo phương trình (1) hỗn hợp khí X gồm khí NO2 và O2 với số mol tương ứng là 0,03 và 0,0075.
Các phản ứng của hỗn hợp khí X với H2O:
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 (2)
Theo phương trình (2) ta thấy:
nHNO3 = nNO2 = 0.03 mol
ddHNO3 có nồng độ mol 0.1M => pH = 1
Bài 4. Nung 67,2g hỗn hợp Fe(NO3)3, Cu(NO3)2. Sau phản ứng thu được 4,48 lit khí oxi (đktc). Khối lượng của chất rắn sau khi nung là:
A. 64g
B. 24g
C. 34g
D. 46g
Đáp án B
Lời giải:
Khối lượng khí thoát ra là: mkhí = 0,8.46 + 0,2.32 = 43,2 gam
ÁP dụng định luật bảo toàn khối lượng thì khối lượng chất rắn thu được là:
m = 67,2 – 43,2 = 24 gam.
Bài 5. Sản phẩm thu được sau khi nhiệt phân hoàn toàn AgNO3 là:
A. Ag, NO2, O2
B. Ag2O, NO, O2
C. AgO, NO, O2
D. Ag2O, NO2, O2
Đáp án A
Bài 6. Khi nung hỗn hợp Fe(NO3)3, Fe(OH)3, FeCO3 đến khối lượng không đổi thì thu được chất rắn là:
A. Fe
B. Fe2O3
C. Fe3O4
D. FeO
Đáp án B
Bài 7. Phản ứng nhiệt phân nào dưới đây không đúng?
A. NH4NO2 → N2 + 2H2O
B. 2KNO3 → 2KNO2 + O2
C. NaHCO3 → NaOH + CO2
D. NH4Cl → NH3 + HCl
Đáp án C
Trên đây là những thông tin về phản ứng nhiệt phân và các bài tập liên quan. Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn có thêm được nhiều kiến thức bổ ích.
