1. Дайте характеристику реакции N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q по всем изученным признакам классификации.

Реакция

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ + Q

— это реакция синтеза аммиака из азота и водорода. Её можно охарактеризовать по разным признакам классификации химических реакций.

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

Это реакция соединения, потому что из двух простых веществ — азота и водорода — образуется одно сложное вещество — аммиак:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

То есть несколько веществ соединяются в одно новое вещество.

2. По обратимости

Это обратимая реакция, так как в уравнении стоит знак равновесия ⇄. Это означает, что реакция может идти как в прямом направлении — с образованием аммиака, так и в обратном — с разложением аммиака на азот и водород:

2NH₃ ⇄ N₂ + 3H₂

В системе устанавливается химическое равновесие.

3. По тепловому эффекту

Это экзотермическая реакция, потому что в правой части уравнения указано + Q. Это значит, что при образовании аммиака выделяется теплота.

То есть прямая реакция:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃ + Q

идёт с выделением энергии.

4. По изменению степеней окисления

Это окислительно-восстановительная реакция, потому что степени окисления элементов изменяются.

В простых веществах:

• у азота в N₂ степень окисления 0;

• у водорода в H₂ степень окисления 0.

В аммиаке NH₃:

• у водорода степень окисления +1;

• у азота степень окисления −3.

Значит:

• азот изменяет степень окисления с 0 до −3, то есть восстанавливается;

• водород изменяет степень окисления с 0 до +1, то есть окисляется.

Следовательно, реакция относится к окислительно-восстановительным.

5. По агрегатному состоянию веществ

Все вещества в реакции находятся в газообразном состоянии:

N₂ — газ, H₂ — газ, NH₃ — газ.

Поэтому это гомогенная реакция, так как все реагенты и продукты находятся в одной фазе — газовой.

6. По участию катализатора

В промышленности эта реакция протекает в присутствии катализатора, обычно железного. Поэтому реакцию синтеза аммиака относят к каталитическим реакциям.

Без катализатора она идёт очень медленно, потому что молекула азота N₂ очень прочная.

7. По типу реагирующих веществ

Азот и водород — это простые вещества, а аммиак — сложное вещество. Следовательно, в реакции из простых веществ образуется сложное вещество.

8. По условиям протекания

Реакция синтеза аммиака протекает при повышенной температуре, повышенном давлении и наличии катализатора. Это связано с тем, что при обычных условиях азот и водород практически не взаимодействуют.

Итоговая характеристика реакции:

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ + Q — это реакция соединения, обратимая, экзотермическая, окислительно-восстановительная, гомогенная, каталитическая, протекающая между газообразными веществами с образованием сложного вещества — аммиака.