Задача 1
Условие (кратко)
Записать уравнение реакции синтеза аммиака и охарактеризовать её по всем признакам классификации.
Решение
\[\mathrm{N_2 + 3H_2 \overset{Fe,\ t,\ p}{\rightleftarrows} 2NH_3 + Q}\]
Характеристика реакции:
- По числу и составу веществ — реакция соединения (из двух простых веществ одно сложное).
- По тепловому эффекту — экзотермическая (+ Q, около 46 кДж на 1 моль аммиака).
- По направлению — обратимая.
- По участию катализатора — каталитическая (железо с добавками оксидов алюминия и калия).
- По агрегатному состоянию — гомогенная: все вещества газы. (Сама реакция идёт на поверхности твёрдого катализатора, поэтому строго говоря катализ гетерогенный.)
- По изменению степеней окисления — окислительно-восстановительная: \(\mathrm{\overset{0}{N}_2 \rightarrow 2\overset{-3}{N}}\), азот — окислитель; \(\mathrm{\overset{0}{H}_2 \rightarrow 2\overset{+1}{H}}\), водород — восстановитель.
Электронный баланс: \(\mathrm{\overset{0}{N}_2 + 6e^- \rightarrow 2\overset{-3}{N}}\) (×1), \(\mathrm{\overset{0}{H}_2 - 2e^- \rightarrow 2\overset{+1}{H}}\) (×3).
Кроме того, реакция идёт с уменьшением объёма газов: из 4 объёмов получается 2.
Ответ
N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ + Q — соединения, экзотермическая, обратимая, каталитическая, гомогенная (газы), окислительно-восстановительная
Почему так
Реакцию классифицируют по составу веществ, теплоте, обратимости, катализатору, фазам и изменению степеней окисления.
Подробнее — в теме «Получение важнейших соединений неметаллов».