NH
3
khoâng khí
NH
3
II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ
− Khí không màu, mùi khai và sốc
− Nhẹ hơn không khí
− Tan nhiều trong nước (1 lít NH
3
/800 lít H
2
O/ 20
o
C) tạo dung dịch amoniac, dung dịch NH
3
đậm đặc có nồng độ 25%
(D = 0,91 g/ml)
III/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1) Tính bazơ yếu
a) Tác dụng với nước
Khi tan trong nước, NH
3
kết hợp với H
+
của nước tạo thành ion amoni và ion hidroxit làm cho dd có tính bazơ, hằng số
bazơ của NH
3
trong nước là K
b
= 1,8×10
−
5
cho thấy dd NH
3
trong nước là một bazơ yếu.
NH
3
+ H
2
O NH
4
+
+ OH
−
K
b
= 1,8.10
−5
Dung dịch NH
3
làm quì tím hóa xanh, P.P không màu thành màu hồng
b) Tác dụng với axit
NH
3
dễ dàng nhận proton H
+
của axit tạo muối amoni NH
4
+
, nó đóng vai trò một bazơ:
+
+
N
H
H
H
: :
.
.
.
.
NH
3
+
H
+
NH
4
+
+
H
+
N
H
H
H
: :
.
.
.
.
H
hay
N
H
H
H
H
NH
3
(k) + HCl (k) → NH
4
Cl (r)
NH
3
+ HNO
3
→ NH
4
NO
3
NH
3
+ H
2
SO
4
→ (NH
4
)
2
SO
4
c) Tác dụng với muối
Dung dịch NH
3
có khả năng làm kết tủa nhiều hidroxit kim loại khi tác dụng với dung dịch muối của chúng.
Al
3+
+ 3NH
3
+ 3H
2
O → Al(OH)
3
+ 3NH
4
+
2) Khả năng tạo phức
107
o
H
N
H
H
δ
_
+
δ
H
N
H
H
NH
3
HCl
H
3
N NH
Cu
2+
NH
3
NH
3
H
3
N
H
3
N
NH
3
NH
3
Dung dịch NH
3
có khả năng hòa tan hidroxit hay muối ít tan của một số kim loại, tạo thành dung dịch phức chất.
Thí dụ: Cu(OH)
2
+ 4NH
3
→ [Cu(NH
3
)
4
](OH)
2
Cu(OH)
2
+ 4NH
3
→ [Cu(NH
3
)
4
]
2+
+ 2OH
−
xanh thẫm
AgCl + 2NH
3
→ [Ag(NH
3
)
2
]Cl
AgCl + 2NH
3
→ [Ag(NH
3
)
2
]
+
+ Cl
−
3) Tính khử
a) Tác dụng với oxi
Khi đốt trong không khí, NH
3
cháy với ngọn lửa màu vàng, tạo khí N
2
và hơi H
2
O.
4NH
3
+ 3O
2
2N
2
+ 6H
2
O
t
o
Khi đốt NH
3
trong O
2
có mặt chất xúc tác (Pt, 750
o
C) thì tạo khí NO và H
2
O
4NH
3
+ 5O
2
4NO + 6H
2
O
xt, t
o
b) Tác dụng với clo
Dẫn NH
3
vào bình đựng khí clo, NH
3
tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có “khói” trắng (khói trắng là những hạt NH
4
Cl do HCl
tác dụng với NH
3
)
2NH
3
+ 3Cl
2
N
2
+ 6HCl
c) Tác dụng với oxit kim loại
Khi đun nóng, NH
3
có thể khử một số oxit kim loại thành kim loại. (Thí dụ: NH
3
khử CuO màu đen thành Cu màu đỏ).
2NH
3
+ 3CuO 3Cu + N
2
+ 3H
2
O
t
o
IV/ ỨNG DỤNG
− Dùng sản xuất axit nitric, các loại phân đạm (như urê (NH
2
)
2
CO), (NH
4
NO
3
), (NH
4
)
2
SO
4
…)
− Dùng điều chế hidrazin NH
2
−NH
2
làm nhiên liệu cho tên lửa.
− Amoniac lỏng dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh.
V/ ĐIỀU CHẾ
1. Trong PTN
Cho muối amoni tác dụng với dd kiềm, đun nóng nhẹ.
2NH
4
Cl + Ca(OH)
2
CaCl
2
+ 2NH
3
+ 2H
2
O
t
o
Để điều chế nhanh 1 lượng nhỏ NH
3
, ta thường đun nóng dd amoniac đậm dặc.
Để làm khô khí NH
3
có lẫn hơi nước, cho khí đi qua bình đựng vôi sống (CaO).
2. Trong công nghiệp
Tổng hợp từ khí N
2
và khí H
2
theo phản ứng:
N
2
(k) + 3H
2
(k) 2NH
3
(k) H = -92kJ
xt, p, t
o
∆
Vận dụng nguyên lí Lơ-sa-tơ-li-ê , điều kiện tốt là:
450−500
o
C; 200−300at; xúc tác Fe trộn Al
2
O
3
, K
2
O … .
Thực hiện việc sản xuất trong công nghiệp:
− Điều chế hỗn hợp N
2
& H
2
theo tỉ lệ mol 1:3, lọc sạch nén ở áp suất 320at.
− Sấy nóng hỗn hợp khí lên 500
0
C rồi cho qua chất xúc tác là Fe trộn thêm K
2
O và Al
2
O
3
để tăng cường hoạt động của
các chất xúc tác. Tại đây xảy ra pứ tổng hợp NH
3
. Nhiệt tỏa ra dùng để sấy nóng hỗn hợp khí N
2
và H
2
mới được đưa
vào.
− Hỗn hợp sau pứ gồm NH
3
, N
2
và H
2
chưa pứ hết, được làm lạnh để hóa lỏng NH
3
. NH
3
lỏng được tách riêng ra ; còn N
2
và H
2
chưa pứ được nén và bơm trở lại tháp tổng hợp.
Nhờ thực hiện chu trình khép kín nên mặc dù tỉ lệ pứ chỉ vào khoảng 20–25% , các khí đưa vào coi như chuyển hóa gần
hết.
Sơ đồ sản xuất amoniac trong công nghiệp
N
2
, H
2
, NH
3
Ống
xoắ
n
làm
N
2
,
Bơm
tuần
N
2
,
H
2
Bộ
phận
đốt
nóng NH
3
B/ MUỐI AMONI
I/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ
− Là những hợp chất ion, trong tinh thể gồm cation NH
4
+
và anion gốc axit.
− Đều dễ tan trong nước, khi tan điện li hoàn toàn thành các ion
− Ion NH
4
+
không có màu
ddNaOH
(NH
4
)
2
SO
4
Giấy qùi hóa xanh
II/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1) Tác dụng với dung dịch kiềm
Muối amoni tác dụng với bazơ kiềm tạo thành NH
3
:
(NH
4
)
2
SO
4
+ NaOH → Na
2
SO
4
+ H
2
O + NH
3
↑
hay NH
4
+
+ OH
−
→ NH
3
↑ + H
2
O
Sự thăng hoa của muối amoni
làm xanh giấy qùi tím
Trong pứ trên, ion NH
4
+
nhường proton cho ion hidroxit, NH
4
+
là
axit
2) Phản ứng nhiệt phân
Muối amoni dễ bị nhiệt phân:
− Đun nóng amoni clorua NH
4
Cl trong ống nghiệm, nó sẽ bị nhiệt phân thành khí NH
3
và khí HCl.
NH
4
Cl
t
o
→
NH
3
+ HCl
− Các muối (NH
4
)
2
CO
3
, NH
4
HCO
3
bị nhiệt phân chậm ngay ở nhiệt độ thường:
(NH
4
)
2
CO
3
→ NH
3
+ NH
4
HCO
3
NH
4
HCO
3
→ NH
3
+ CO
2
+ H
2
O
(Trong thực tế người ta thường dùng muối NH
4
HCO
3
để làm bánh xốp)
− Muối amoni chứa các
anion có tính oxi hóa
(như axit HNO
2
, HNO
3
) thì anion sẽ oxi hóa
NH
4
+
, chúng bị phân hủy nhanh chóng và đôi khi nổ vì tạo thành một lượng lớn khí và tỏa
nhiệt mạnh.
Tdụ : NH
4
NO
3
t
o
→
N
2
+ 2H
2
O + O
2
(NH
4
)
2
Cr
2
O
7
t
o
→
N
2
+ Cr
2
O
3
+ 4H
2
O
Bài 12: AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT
A. AXIT NITRIC
t
0
I/ CẤU TẠO PHÂN TỬ
O
− CTCT : H − O − N
O
− Số oxi hóa cao nhất trong HNO
3
là +5
II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ
− Chất lỏng , không màu , bốc khói mạnh trong không khí ẩm
D = 1,53 g/cm
3
, sôi ở 86
o
C. Kém bền, ngay điều kiện thường khi có ánh sáng bị phân hủy 1 phần giải phóng NO
2
tan trong dd axit, làm cho dd có màu vàng
− Tan trong nước theo bất kỳ tỉ lệ nào. Trong phòng thí nghiệm thường có loại axit đặc nồng độ 68%, D = 1,40 g/cm
3
III/ TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1) Tính axit
− Axit mạnh , phân li hoàn toàn : HNO
3
→ H
+
+ NO
3
−
− Làm đổi màu quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn
CuO + 2HNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ H
2
O
Ca(OH)
2
+ 2HNO
3
→ Ca(NO
3
)
2
+ 2H
2
O
CaCO
3
+ 2HNO
3
→ Ca(NO
3
)
2
+ H
2
O + CO
2
2) Tính oxi hóa
Là một axit có tính oxi hóa mạnh N(soh+5) trong HNO
3
có thể bị khử đến một số sản phẩm khác nhau của nitơ tùy
thuộc:
* Nồng độ axit
* Bản chất của chất khử
* Điều kiện phản ứng
a) Với kim loại
− Trong dd HNO
3
, ion NO
3
−
có khả năng oxi hóa mạnh hơn ion H+, nên HNO3 oxi hóa được hầu hết các kim loại (kể cả
kim loại có tính khử yếu như Cu, Ag, … trừ Au và Pt) tạo muối nitrat kim loại, trong đó kim loại bị oxi hóa đến mức
oxi hóa cao nhất
M + HNO
3
→ M(NO
3
)
n
+ sp khử + H
2
O
HNO
3
đặc : sp khử NO
2
* Kim loại có tính khử yếu
Pb , Cu , Ag HNO
3
loãng: sp khử NO
Cu + 4HNO
3
→ Cu(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2H
2
O
3 Cu + 8 HNO
3
→ 3 Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
* Kim loại có tính khử mạnh → HNO
3
loãng: N
2
O , N
2
, NH
4
NO
3
Mg , Zn , Al …
8Al + 30HNO
3
loãng → 8Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O + 15H
2
O
4Zn + 10HNO
3
loãng → 4Zn(NO
3
)
2
+ NH
4
NO
3
+ 3H
2
O
* Fe , Al bị thụ động hóa trong dd HNO
3
đặc, nguội.
Tóm lại :
Khi kim loại (hoặc chất khử nói chung) tác dụng với HNO
3
không phải chỉ có một sản phẩm khử, mà
còn cho nhiều sản phẩm khử trong đó có một sản phẩm chính.
Các pứ trên đều do tính oxi hóa của ion NO
3
−
trong môi trường axit. Nhưng khi đun sôi trong môi trường kiềm với bột
Zn hay bột Al, ion NO
3
−
có thể bị khử đến khí NH
3
:
8Al + 3NaNO
3
+ 5NaOH + 2H
2
O → 8NaAlO
2
+ 3NH
3
↑
4Zn + NaNO
3
+ 7NaOH → 4Na
2
ZnO
2
+ NH
3
↑ + 2H
2
O
b) Với phi kim
Khi đun nóng, HNO
3
oxi hóa được nhiều phi kim như C, S, P, …, khi đó các phi kim bị oxi hóa đến mức oxi hóa cao nhất,
còn HNO
3
bị khử đến NO
2
hoặc NO tùy theo nồng độ của axit.
S + 6HNO
3
(đặc) → H
2
SO
4
+ 6NO
2
+ 2H
2
O
c) Với hợp chất
−Khi đun nóng, HNO
3
oxi hóa được nhiều hợp chất như H
2
S, HI, SO
2
, FeO, muối sắt (II) …
3H
2
S + 2HNO
3
(loãng) → 3S + 2NO + 4H
2
O
3Fe
2+
+ NO
3
−
+ 4 H
+
→ 3Fe
3+
+ NO + 2H
2
O
SO
3
2−
+ 2 NO
3
−
+ 2 H
+
→ SO
4
2−
+ 2NO
2
+ H
2
O
SO
2
+ 2HNO
3
→ H
2
SO
4
+ 2NO
2
3H
2
S + 2HNO
3
→ 3S + 2NO + 4H
2
O
PbS + 8HNO
3
(đặc)
→ PbSO
4
+ 8NO
2
+ 4H
2
O
−Nhiều chất hữu cơ bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO
3
đặc.
Hỗn hợp gồm 1 thể tích HNO
3
đặc và 3 thể tích HCl đặc gọi là nước
“cường thủy”
, có tính oxi hóa mạnh, hòa tan được
1 số kim loại như Pt, Au. Sự oxi hóa này do ái lực của chúng với Cl mới sinh :
HNO
3 (đặc)
+ 3HCl → NOCl + 2Cl + 2H
2
O
(nitrozyl clorua) NOCl → NO + Cl
Au + 3Cl → AuCl
3
AuCl
3
+ HCl → H[AuCl
4
]
Au + HNO
3
+ 4HCl → HAuCl
4
+ NO + 2H
2
O
Kết : Axit HNO
3
là
một axit mạnh & là chất oxi hóa mạnh
IV/ ỨNG DỤNG
Axit HNO
3
là một trong những hóa chất cơ bản quan trọng
− Phần lớn axit HNO
3
sản xuất trong công nghiệp dùng để điều chế phân đạm NH
4
NO
3
, …
− Axit HNO
3
còn dùng để sản xuất thuốc nổ (thí dụ nitrotoluen TNT, …), phẩm nhuộm, dược phẩm,…
V/ ĐIỀU CHẾ
1) Trong PTN (phương pháp đi từ nitrat)
Cho NaNO
3
hoặc KNO
3
tác dụng với axit H
2
SO
4
đặc, nóng:
NaNO
3
+ H
2
SO
4
→ HNO
3
+ NaHSO
4
hay Na
2
SO
4
(hình SGK)
(sôi 86
o
C) (sôi 290
o
C)
2) Trong công nghiệp (phương pháp đi từ NH
3
)
Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn:
− Oxi hóa khí NH
3
bằng O
2
không khí: ở nhiệt độ 850-900
o
C, có mặt chất
xúc tác là Platin
4NH
3
+ 5O
2
→ 4NO + 6H
2
O ∆H = − 907 kJ
Phản ứng này tỏa nhiệt và xảy ra gần như hoàn toàn.
− Oxi hóa NO thành NO
2
: Hỗn hợp chứa NO được làm nguội và cho hóa hợp
với O
2
không khí tạo thành khí NO
2
.
2NO + O
2
→ 2NO
2
∆H = − 114 kJ
− Chuyển hóa NO
2
thành HNO
3
: Cho hỗn hợp NO
2
vừa tạo thành và O
2
tác
dụng với nước, sẽ thu được axit HNO
3
.
4NO
2
+ 2H
2
O + O
2
→ 4HNO
3
∆H = − 138 kJ
Dung dịch HNO
3
thu được thường có nồng độ từ 52-68%. Để có HNO
3
nồng độ cao hơn
68%, người ta chưng cất dung dịch HNO
3
này với H
2
SO
4
đặc trong các thiết bị đặc biệt.
B. MUỐI NITRAT
Là muối của axit nitric, thí dụ: natri nitrat NaNO
3
, đồng (II) nitrat Cu(NO
3
)
2
…
I/ TÍNH CHẤT CỦA MUỐI NITRAT
1) Tính chất vật lí
− Đều tan trong nước và là chất điện li mạnh
− Ion NO
3
−
không màu , các muối nitrat có màu là do màu của cation kim loại (thí dụ Cu(NO
3
)
2
có màu xanh là do ion
Cu
2+
hidrat hóa có màu xanh)
− Một số muối nitrat như NaNO
3
, NH
4
NO
3
… hấp thụ hơi nước trong không khí nên dễ bị chảy rữa.
2) Tính chất hóa học
Các muối nitrat đễ bị nhiệt phân hủy. Tùy độ hoạt động của kim loại sản phẩm là khác nhau.
Nitrat của kim loại hoạt động
− mạnh (đứng trước Mg) bị nhiệt phân thành muối nitrit và O
2
NaNO
3
t
o
→
NaNO
2
+ O
2
↑
− trung bình (từ Mg − Cu) bị nhiệt phân thành oxit kim loại , NO
2
và O
2
Mg(NO
3
)
2
t
o
→
MgO + 2NO
2
↑ + ½ O
2
↑
− kém (sau Cu) bị nhiệt phân thành kim loại , NO
2
và O
2
AgNO
3
t
o
→
Ag + NO
2
↑ + ½ O
2
↑
CẦN NHỚ :
Pt, t
0
* Ở trạng thái khan, nhiệt độ cao, muối nitrat có tính oxi hóa mạnh.
Tdụ : KNO
3
dùng chế tạo thuốc nổ đen là hỗn hợp 70% KNO
3
+15% C +15% S .
Khi nổ xảy ra pứ :
2KNO
3
+ 3C + S → K
2
S + N
2
+ 3CO
2
* Dung dịch muối nitrat ở môi trường trung tính nói chung không thể hiện tính oxi hóa, nhưng trong môi trường axit thì
ion NO
3
−
thể hiện tính oxi hóa mạnh. Tdụ :
Cu + NaNO
3
→ không pứ
3Cu + 8NaNO
3
+ 8HCl → 3Cu(NO
3
)
2
+2NO +8NaCl +4H
2
O
3Cu + 2NO
3
−
+ 8H
+
→ 3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O
Trong môi trường kiềm , ion NO
3
−
cũng có thể oxi hóa một số kim loại hoạt động có hidroxit lưỡng tính như Al, Zn …
8Al + 3NO
3
−
+ 5OH
−
+2H
2
O → 8AlO
2
−
+ 3NH
3
↑
4Zn + NO
3
−
+ 7OH
−
→ 4ZnO
2
2−
+ NH
3
↑ + 2H
2
O
3) Nhận biết ion nitrat
Đun nóng nhẹ dd chứa NO
3
−
với Cu kim loại và axit H
2
SO
4
loãng.
3Cu + 2NO
3
−
+ 8H
+
→ 3Cu
2+
+ 2NO + 4H
2
O (dd màu xanh)
NO + O
2
→ NO
2
(nâu đỏ)
II/ ỨNG DỤNG CỦA MUỐI NITRAT
− Chủ yếu dùng làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp. Thí dụ: NH
4
NO
3
, NaNO
3
, KNO
3
, Ca(NO
3
)
2
, …
− KNO
3
dùng chế thuốc nổ đen.
C. CHU TRÌNH CỦA NITƠ TRONG TỰ NHIÊN
Nguyên tố nitơ rất cần thiết cho sự sống trên trái đất. Trong tự nhiên luôn luôn diễn ra các
quá trình chuyển hóa nitơ từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tu ầnhoàn
khép kín.
Chu trình của nitơ trong tự nhiên
1) Cây xanh đồng hóa nitơ chủ yếu ở dạng muối nitrat và muối amoni, chuyển hóa thành
protein thực vật. Động vật đồng hóa protein thực vật, tạo ra protein động vật. Các chất
hữu cơ do động vật bài tiết ra (phân, nước tiểu, …) cũng như xác động vật lại chuyển
thành hợp chất hữu cơ chứa nitơ. Nhờ những loại vi khuẩn khác nhau có trong đất, một
phần các hợp chất này chuyển hóa thành amoniac, rồi thành muối nitrat, phần còn lại
thoát ra ở dạng nitơ tự do bay vào khí quyển. Khi các chất hữu cơ (than gỗ, than đá,
than bùn,…) bị đốt cháy, nitơ tự do cũng được thoát ra.
2) Trong thực tế, có một số quá trình tự nhiên cho phép bù lại một phần lượng nitơ bị mất.
− Trong mưa giông, khi có sự phóng điện do sấm sét một phần nitơ tự do trong khí quyển
kết hợp với oxi tạo thành khí NO, rồi chuyển hóa thành HNO
3
và theo nước mưa thấm
vào đất. HNO
3
chuyển thành muối nitrat khi kết hợp với muối cacbonat, thí dụ CaCO
3
có
trong đất.
− Một số loại vi khuẩn, đặc biệt là các vi khuẩn cố định đạm sống ở rễ cây họ đậu, có khả
năng hấp phụ nitơ từ khí quyển và chuyển hóa thành các hợp chất chứa nitơ.
3) Để tăng năng suất mùa màng, lượng nitơ chuyển từ khí quyển vào đất vẫn không thể đủ.
Người ta ước tính lượng nitrat tái sinh tự nhiên chỉ bằng một nửa lượng nitrat bị hấp thụ.
Do đó, cần phải bón vào đất những hợp chất chứa nitơ dưới dạng các loại phân bón hữu
cơ và vô cơ.
Bài 13 LUYỆN TẬP
Tính chất của Nitơ và hợp chất của nitơ
1) Đơn chất nitơ
ö Cấu hình e nguyên tử : 1s
2
2s
2
2p
3
; có 3 e độc thân
Các số oxi hóa : −3 , 0 , +1 , +2 , +3 , +4 , +5
ö
N
2
NH
3
Ca
3
N
2
+Ca
+H
2
+O
2
NO
+2
Phân tử N
2
chứa liên kết ba (N≡N) bền
vững nên khá trơ ở điều kiện
thường
: Nitơ thể hiện tính khử
: Nitơ thể hiện tính oxi hóa
2) Hợp chất của nitơ
a) Amoniac
Là chất khí tan rất nhiểu trong nước
• Tính bazơ yếu
- Pứ với nước: NH
3
+ H
2
O NH
4
+
+ H
2
O
- Pứ với axit: NH
3
+ HCl → NH
4
Cl
- Pứ với muối: 3NH
3
+ 3H
2
O + Al
3+
→ Al(OH)
3
↓ + 3NH
4
+
• Khả năng tạo phức chất tan
Cu(OH)
2
+ 4NH
3
→
[Cu(NH
3
)
4
](OH)
2
• Tính khử
2NH
3
+ 3CuO
t
o
→
N
2
+ 3Cu + 3H
2
O
b) Muối amoni
• Dễ tan trong nước, là chất điện li mạnh
• Là axit yếu : NH
3
+ H
2
O NH
4
+
+ H
2
O
• Tác dụng với dd kiềm tạo khí NH
3
.
• Dễ bị nhiệt phân
c) Axit nitric
• Là axit mạnh
• Là chất oxi hóa mạnh
- HNO
3
oxi hóa được hầu hết các kim loại
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét