Bài 6 amoniac và muối amoni

CHƯƠNG 2: NITƠ – PHOTPHO BÀI AMONIAC VÀ MUỐI AMONI Mục tiêu  Kiến thức + Trình bày cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (tính tan, tỉ khối, màu, mùi), ứng dụng chính, điều chế amoniac phịng thí nghiệm cơng nghiệp + Trình bày tính chất hóa học amoniac: Tính bazơ yếu (tác dụng với nước, dung dịch muối, axit) tính khử (tác dụng với oxi, clo) + Trình bày tính chất hóa học (phản ứng với dung dịch kiềm, phản ứng nhiệt phân) ứng dụng muối amoni  Kĩ + Viết phương trình hóa học dạng phân tử ion rút gọn + Phân biệt amoniac với số khí biết phương pháp hóa học + Phân biệt muối amoni với số muối khác phương pháp hóa học + Giải tập có liên quan: Tính thể tích khí amoniac sản xuất (ở đktc) theo hiệu suất; tính phần trăm khối lượng muối amoni hỗn hợp, Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM AMONIAC Cấu tạo phân tử Công thức phân tử: NH3    H Công thức electron: H  N  H Công thức cấu tạo: HNH | H Nhận xét: phân tử NH3 phân cực  Trong phân tử NH3 : Nguyên tử N liên kết với nguyên tử H liên kết cộng hóa trị có cực Ngun tử N cịn có cặp electron hóa trị Phân tử có cấu tạo không đối xứng nên phân tử NH3 phân cực Tính chất vật lí Là chất khí khơng màu, mùi khai, xốc, nhẹ khơng khí Tan nhiều nước, tạo thành dung dịch có tính kiềm Tính chất hố học a Tính bazơ yếu • Tác dụng với nước Khi hồ tan khí NH3 vào nước, phần phân tử NH3 phản ứng tạo thành dung dịch bazơ  Dung dịch NH3 bazơ yếu   NH 4  OH  NH3  H O   Làm quỳ tím ẩm chuyển sang màu xanh • Tác dụng với dung dịch muối Dung dịch NH3 có khả làm kết tủa nhiều cation kim loại Ví dụ: AlCl3  3NH3  H2 O   Al  OH 3  3NH4 Cl  Al  OH 3  3NH4 Hay Al 3  3NH3  3H2O  • Tác dụng với axit  NH 4 Phương trình tổng quát: NH3  H   Ví dụ: Trang 2NH3  H2 SO4   NH4 SO4 NH3 khí không màu HCl khí không màu NH4 Cl khói trắng b Tớnh kh t ã Tỏc dng vi oxi: 4NH3  3O2   2N2  6H2 O  Kết luận: Amoniac có tính chất hố học bản: tính bazơ yếu tính khử Trong phân tử NH3 , N có số oxi hóa – N có số oxi hóa: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 Như phản ứng hóa học có thay đổi số oxi hóa, số oxi hóa N NH3 tăng lên  Tính khử Điều chế a Trong phịng thí nghiệm Đun nóng muối amoni với Ca  OH 2 hay dung dịch kiềm: NH 4  OH    NH3   H2 O  CaCl2  2NH3  2 H2O Ví dụ: 2NH4 Cl  Ca  OH 2   Để làm khơ khí, ta cho khí NH3 có lẫn nước qua bình vơi sống CaO  Điều chế nhanh lượng nhỏ khí NH3 , ta đun nóng dung dịch NH3 đậm đặc b Trong công nghiệp xt,p,t    2NH3 N  3H   MUỐI AMONI Muối amoni chất gồm cation amoni NH 4 anion gốc axit Ví dụ: NH4 Cl,  NH4 2 SO4 ,  NH4 2 CO3 , Tính chất vật lí Tinh thể, tan tốt nước Ion NH 4 khơng màu Tính chất hóa học a Tác dụng với dung dịch kiềm  NH3   H2 O Phương trình tổng quát: NH 4  OH    Điều chế NH3 phịng thí nghiệm nhận biết muối amoni  Na2 SO4  2NH3  2 H2O Ví dụ:  NH4 2 SO4  2NaOH  b Phản ứng nhiệt phân Muối amoni tạo axit khơng có tính oxi hóa:  HCl, H CO3   khí NH3 Trang Ví dụ: t NH4 Cl r    NH3 k   HCl k  t  NH3 k   NH4 HCO3 r   NH4 2 CO3 r   t NH4 HCO3 r   NH3 k   CO2 k   H2O Chú ý:  NH4 2 CO3 ; NH4 HCO3 nhiệt độ thường tự phân hủy; nhiệt độ cao phản ứng xảy nhanh hơn; Dùng NH4 HCO3 để làm bột nở  Khí N2 , N2O, (khơng phải khí NH3 ) Muối amoni tạo axit có tính oxi hóa:  HNO , HNO3   t Ví dụ: NH4 NO2  N2  H2O t NH4 NO3  N2O  H2O SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA AMONIAC Tính chất vật lí  Là chất khí khơng màu, mùi khai, xốc, nhẹ khơng khí  Tan nhiều nước Tính chất hóa học  Tính bazơ yếu:   NH 4  OH  o Tác dụng với nước: NH3  H O    Al  OH 3  3NH 4 o Tác dụng với dung dịch muối: Al3  3NH  3H O  o Tác dụng với axit: NH3  H    NH 4  t Tính khử: Tác dụng với oxi: 4NH3  3O2   2N2  6H2 O Ứng dụng  Sản xuất axit nitric  Sản xuất phân đạm  Dùng thiết bị lạnh Điều chế  Trong phòng thí nghiệm:  NH3   H2 O o Muối amoni + dung dịch kiềm: NH 4  OH    Trong công nghiệp t ,xt,p   2NH o Tổng hợp từ N2 H2 : N  3H   II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Lí thuyết NH3 Trang Kiểu hỏi 1: Câu hỏi tính chất hóa học NH3 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Dãy chất phản ứng với NH3 điều kiện thích hợp A HCl,O2 ,Cl2 , FeCl3 B H SO ,Ba  OH 2 , FeO, NaOH C HCl,HNO3 ,AlCl3 , CaO D KOH,HNO3 ,CuO, CuCl2 Hướng dẫn giải A B sai NH3 khơng tác dụng với Ba  OH 2 , NaOH, FeO C sai NH3 khơng tác dụng với CaO D sai NH3 khơng tác dụng với KOH, CuO  Chọn A Ví dụ 2: Khi hồ tan khí NH3 vào nước ta dung dịch, ngồi nước cịn chứa: A NH4OH B NH3 C NH 4 OH  D NH3 , NH 4 OH  Hướng dẫn giải   NH 4  OH  Khi NH3 tan nước xảy trình: NH3  H O    Trong dung dịch ngồi nước cịn có NH3 , NH 4 , OH   Chọn D Kiểu hỏi 2: Câu hỏi tính chất vật lí, ứng dụng điều chế NH3 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phát biểu sau đúng? A Amoniac chất lỏng B Amoniac nặng khơng khí C Khí amoniac tan nước D Amoniac có mùi khai sốc Hướng dẫn giải Amoniac có mùi khai sốc  Chọn D Ví dụ 2: Các chất khí điều chế phịng thí nghiệm thường theo phương pháp đẩy khơng khí (cách 1, cách 2) đẩy nước (cách 3) hình vẽ đây: Có thể dùng cách ba cách để thu khí NH3 ? A Cách B Cách l C Cách D Cách cách Hướng dẫn giải Trang NH3 nhẹ khơng khí nên thu khí cách đẩy khơng khí (úp bình) NH3 tan tốt nước nên khơng thu khí cách đẩy nước  Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Hiện tượng xảy dẫn khí NH3 qua ống đựng bột CuO nung nóng là: A Bột CuO từ màu đen sang màu trắng B Bột CuO từ màu đen sang màu đỏ, có nước ngưng tụ C Bột CuO từ màu đen sang màu xanh, có nước ngưng tụ D Bột CuO khơng thay đổi màu Câu 2: Khí amoniac làm giấy quỳ tím ẩm A chuyển thành màu đỏ B chuyển thành màu xanh C không đổi màu D màu Câu 3: Cho từ từ đến dư NH3 vào dung dịch FeCl3 , ZnCl2 , AlCl3 ,CuCl2 Lấy kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi chất rắn X Cho CO dư qua X nung nóng chất rắn thu chứa chất A ZnO,Cu, Fe B ZnO,Cu,Al2 O3 ,Fe C Al2O3 ,ZnO,Fe D Al2O3 , Fe Câu 4: Nhỏ từ từ dung dịch NH3 dư vào ống nghiệm đựng dung dịch CuSO4 Hiện tượng quan sát A dung dịch màu xanh thẫm tạo thành B có kết tủa màu xanh lam tạo thành C có kết tủa màu xanh lam tạo thành có khí màu nâu đỏ D lúc đầu có kết tủa màu xanh lam, sau kết tủa tan dần tạo thành dung dịch màu xanh thẫm Câu 5: Trong phản ứng hóa học đây, phản ứng amoniac tính khử? t A 2NH3  3CuO   N2  3H2 O  3Cu B NH3  HCl   NH Cl  N2  6NH4 Cl C 8NH3  3Cl2  t  2N2  6H2 O D 4NH3  3O2  Dạng 2: Bài tập NH3 Bài tốn 1: Tính bazơ yếu NH3 Phương pháp giải Tính theo phương trình hóa học • Phản ứng với dung dịch muối: M n   nNH  nH O   M  OH n   nNH 4 Chú ý: Một số hiđroxit kim loại không tan nước tan dung dịch NH3 dư: Cu  OH 2 , AgOH • Phản ứng với axit: NH3  H    NH 4 Trang Ví dụ: Cho V lít NH3 phản ứng vừa đủ với dung dịch 100 ml dung dịch H2SO4 1,2M Giá trị V A 1,344 B 4,032 C 2,688 D 5,376 Hướng dẫn giải n H2SO4  0,12 mol  n H  0,12.2  0,24 mol Phương trình hóa học: NH3  H    NH 4 Theo phương trình: n H  n NH3  0,24 mol  VNH3  0,24.22,  5,376 lít  Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho 200 gam dung dịch FeCl3 16,25% vào dung dịch NH3 8,5% (vừa đủ) thu dung dịch X m gam kết tủa Giá trị m A 20,4 B 21,4 C 16,8 D 24,6 Hướng dẫn giải Ta có: m FeCl3  200.16,25%  32,5 gam  n FeCl3  0,2 mol Phương trình hóa học: Fe3  3NH3  3H O   Fe  OH 3  3NH 4  0,2 0,2 mol  m  0,2.107  21,4 gam  Chọn B Bài tốn 2: Tính khử NH3 Phương pháp giải Phản ứng với CuO  t  Cách 1: Tính theo phương trình hóa học: t 3CuO  2NH3   3Cu  N2  3H2 O Cách 2: Bảo toàn nguyên tố N: n N2  n NH3 Ví dụ: Cho 0,896 lít khí NH3 (đktc) qua ống sứ đựng lượng dư CuO nung nóng, thu V lít khí (đktc) Giá trị V A 0,672 B 0,896 C 0,224 D 0,448 Hướng dẫn giải Trang Ta có: n NH3  0,04 mol Cách 1: Phương trình hóa học: t 3CuO  2NH3   3Cu  N  3H2O  0,02 0,04 mol  VN2  0,02.22,  0, 448 lít Cách 2: Bảo tồn ngun tố N: n N2  n NH3  0,02 mol  VN2  0,02.22,  0, 448 lít  Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho lượng khí NH3 từ từ qua ống sứ chứa 3,2 gam CuO nung nóng đến phản ứng xảy hoàn toàn; thu rắn A hỗn hợp khí B Chất rắn A phản ứng vừa đủ với 20 ml HCl 1M a) Viết phương trình phản ứng b) Tính thể tích khí N2 (đktc) tạo thành sau phản ứng Hướng dẫn giải a) Phương trình hóa học: t 3CuO  2NH   3Cu  N  3H O 1 A tác dụng với HCl  A gồm Cu CuO dư  CuCl  H O   Phương trình hóa học: CuO  2HCl  b) Ta có: n CuO ban đầu 0,04 mol; n HCl 0,02 mol Theo phương trình (2): n CuO d­  n HCl 0,02   0,01 mol 2 Số mol CuO tham gia phản ứng (1) là: 0,04  0,01  0,03 mol Theo phương trình (1): n N2  n CuO 0,03   0,01mol 3  VN2  0,01.22,  0,224 lít Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho 0,448 lít khí NH3 (đktc) qua ống sứ đựng 16 gam CuO nung nóng, thu chất rắn X (giả sử phản ứng xảy hoàn toàn) Phần trăm khối lượng Cu X A 85,88% B 14,12% C 87,63% D 12,37% Câu 2: Cho V lít NH3 (đktc) phản ứng với 200 ml HCl 1M HNO3 0,5M Giá trị V A 1,12 B 2,24 C 4,48 D 6,72 Câu 3: Cho V lít NH3 phản ứng với dung dịch Al  SO 3 dư thu 4,68 gam kết tủa Giá trị V A 1,344 B 4,032 C 2,688 D 5,376 Trang Dạng 3: Bài tập hiệu suất tổng hợp NH3 Phương pháp giải Cách 1: Tính theo phương trình hóa học Viết phương trình hóa học tính tốn theo phương trình 3 t ,p,xt  2 N H N 2 k   3H2 k    3 k  Tính theo yêu cầu đề Cách 2: Sử dụng công thức sau: Gọi n N2 ph¶n øng  x mol  n H2 ph¶n øng  3x mol Ta có: n sau  n tr­íc  2x  n N2 ph¶n øng  Bảo tồn khối lượng: n tr­íc  n sau n tr­íc Msau  nsau M tr­íc Từ ta tính x hiệu suất phản ứng: H n ph¶n ứng n ban đầu 100% ( tớnh theo cht b thiếu) Chú ý: Nếu đề cho tỉ lệ mol N2 H2 ta chọn số mol N2 H2 tỉ lệ cho để tính tốn Nếu đề khơng cho M tr­íc , M sau mà cho Ptr­íc , Psau áp dụng công thức Trường hợp đặc biệt nếu: H   • Nếu • Nếu • Nếu n H2 n N2 n H2 n N2 n H2 n N2 n H2 n N2 n tr­íc Ptr­íc  n sau Psau  tính nhanh hiệu suất phản ứng: M tr­íc Msau   H dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo N2   N dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo H2   Hiệu suất tính theo N2 H2 Ví dụ : Cho lít N2 14 lít H2 vào bình kín nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu 16,4 lít hỗn hợp khí (các khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất) Thể tích khí amoniac thu A 1,60 lít B 16,40 lít Trang C 8,00 lít D 9,33 lít Hướng dẫn giải Trong điều kiện nhiệt độ áp suất tỉ lệ thể tích tỉ lệ số mol Gọi thể tích khí N2 phản ứng x lít t ,p,xt   2NH3 N  3H Ban đầu: 14 Phản ứng: x  3x lÝt  2x lÝt Sau ph¶n øng:   x   14  3x   2x lÝt Tổng thể tích sau phản ứng 16,4 lít nên:   x   14  3x   2x  16,  x  0,8 lít  VNH3  0,8.2  1,6 lít  Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hỗn hợp khí A gồm N2 H2 (có tỉ lệ mol : 3) Đun nóng A thời gian bình kín, thu hỗn hợp B có tỉ khối dA/B  0,925 Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 A 25% B 15% C 10% D 5% Hướng dẫn giải Gọi số mol N2 H2 mol Bảo toàn khối lượng: So sánh: n N2 n H2 n A MB   nB  3,7 mol nB MA   Hiệu suất tính theo N2 hay H2 Cách 1: Gọi số mol N2 phản ứng x mol Phương trình hóa học:   2NH N 2 k   3H 2 k    k Ban đầu: Phản ứng: x 3x Sau ph¶n øng: 1  x  mol    3x  2x mol 2x mol Ta có: 1  x     3x   2x  3,7  x  0,15 H 0,15 100%  15% Cách 2: Trang 10  n N2  H nA  nB  0,15 mol 0,15 100%  15%  Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Hỗn hợp khí X gồm N2 H2 có tỉ khối so với He 1,8 Đun nóng X thời gian bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 A 25% B 50% C 36% D 40% Câu 2: Nung hỗn hợp khí X gồm N2 H2 nạp vào bình kín giữ nhiệt độ không đổi Khi phản ứng đạt trạng thái cân áp suất giảm 12% áp suất ban đầu Biết tỉ lệ số mol nitơ phản ứng 15% Thành phần phần trăm số mol N2 H2 hỗn hợp ban đầu A 45% 55% B 32% 68% C 40% 60% D 20% 80% Dạng 4: Bài tập muối amoni Bài toán 1: Muối amoni tác dụng dung dịch kiềm Phương pháp giải Phương trình hóa học: NH 4  OH    NH3  H2 O Tính theo phương trình hóa học: n OH  n NH Ví dụ: Cho 32,1 gam dung dịch NH4 Cl 25% tác dụng vừa đủ với 200 ml KOH xM Giá trị x A 1,50 B 1,30 C 0,75 D 0,65 Hướng dẫn giải n NH4 Cl  0,15 mol; n KOH  0,2x mol  n NH  0,15 mol; n OH  0,2x mol Phương trình hóa học: NH 4  OH    NH3  H2 O Theo phương trình: nOH  n NH  0,15 mol Ta có: 0,2x  0,15 x 0,15  0,75M 0,2  Chọn C Ví dụ mẫu Trang 11 Ví dụ 1: Cho 23,9 gam hỗn hợp X gồm NH4 Cl  NH 2 SO tác dụng hết với NaOH, đun nóng thu 8,96 lít khí (đktc) a) Tính phần trăm khối lượng chất dung dịch X b) Cho 4,78 gam hỗn hợp X tác dụng với BaCl2 dư Tính khối lượng kết tủa thu Hướng dẫn giải a) n NH3  0, mol Gọi số mol NH4 Cl  NH 2 SO x y mol Theo đề bài: 53,5x  132y  23,9 1 Ta có: n NH  x  2y mol Phương trình hóa học: NH4  OH   NH3  H2O  0,4 0,4 mol Từ phương trình: x  2y  0,   Từ (1) (2) suy ra: x  0,2 y  0,1 Phần trăm khối lượng NH4 Cl là: 0,2.53,5 100%  44,77% 23,9  %m NH4  SO4  100%  44,77%  55,23% b) Trong 4,78 gam hỗn hợp X có: n NH4  SO4  4,78 0,1  0,02 mol 23,9  nSO2  n NH4  SO4  0,02 mol  BaSO4  Phương trình hóa học: Ba 2  SO24  Theo phương trình: nBaSO4  nSO2  0,02 mol  m BaSO4  0,02.233  4,66 gam Bài toán 2: Nhiệt phân muối amoni Phương pháp giải Muối amoni chứa gốc axit khơng có tính oxi hóa đun nóng bị phân hủy thành NH3 t NH Cl   NH3  HCl t NH4 HCO3   NH3  CO2  H2O t  2NH  CO  H O  NH 2 CO3  Muối amoni chứa gốc axit có tính oxi hóa axit nitrơ, axit nitric, bị nhiệt phân cho khí khơng phải NH3 Trang 12 t NH NO2   N  2H2 O t NH NO3   N O  2H2 O t  Cr2 O3  N  4H O  NH 2 Cr2 O7  Ví dụ: Nhiệt phân hoàn toàn 28,8 gam  NH 2 CO3 nhiệt độ cao thu V lít khí (đktc) Giá trị V A 13,44 B 6,72 C 26,88 D 20,16 Hướng dẫn giải n NH4  CO3  0,3 mol Phương trình hóa học: t  2NH3  CO2  H O  NH 2 CO3   0,3 0,6  0,3 0,3 mol Ta cú: n khí  0,6  0,3  0,3  1,2 mol  Vkhí 1,2.22,4 26,88 lớt Chn C Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Nhiệt phân hồn toàn m gam hỗn hợp X gồm NH4 NO3  NH 2 Cr2 O thu 12,16 gam chất rắn 4,48 lít hỗn hợp khí A (đktc, khơng có nước) Giá trị m A 24,80 B 29,76 C 26,97 D 0,84 Hướng dẫn giải Ta có: n A  0,2 mol; n Cr2O3  0,08 mol A gồm hai khí N2 O N2 Phương trình hóa học: t NH4 NO3   N2 O  2H2O 0,12  0,12 mol t  Cr2 O3  N  4H O  NH 2 Cr2O7  0,08  0,08  0,08 mol  m  mNH4NO3  m NH4  Cr2O7  29,76 gam  Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho nhận xét sau muối amoni: (1) Tất muối amoni tan nước Trang 13 (2) Các muối amoni chất điện li mạnh, phân li hoàn toàn tạo ion NH 4 có mơi trường bazơ (3) Muối amoni phản ứng với dung dịch kiềm giải phóng khí amoniac (4) Muối amoni bền nhiệt Dãy gồm nhận xét là: A (1), (2), (3) B (1), (2), (4) C (1), (3), (4) Câu 2: Cho 22,6 gam hỗn hợp X gồm NH4 NO3  NH 2 SO D (2), (3), (4) tác dụng với 150 ml dung dịch Ba  OH 2 1M thu 6,72 lít khí (đktc) m gam kết tủa Giá trị m A 23,30 B 34,95 C 46,60 D 11,65 Câu 3: Cho dung dịch NH4 NO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch hiđroxit kim loại R  t  , thu 4,48 lít khí (đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu 26,1 gam muối khan Kim loại R A Ba B Ca C Mg D Fe ĐÁP ÁN Dạng 1: Lí thuyết NH3 1–B 2–B 3–D 2–D 3–B 4–D 5–B Dạng 2: Bài tập NH3 1–D Dạng 3: Bài tập hiệu suất tổng hợp NH3 1–A 2–C Dạng 4: Bài tập muối amoni 1–C 2–D 3–A Trang 14 ... NH3 Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phát biểu sau đúng? A Amoniac chất lỏng B Amoniac nặng khơng khí C Khí amoniac tan nước D Amoniac có mùi khai sốc Hướng dẫn giải Amoniac có mùi khai sốc  Chọn D Ví dụ 2:... B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Cho nhận xét sau muối amoni: (1) Tất muối amoni tan nước Trang 13 (2) Các muối amoni chất điện li mạnh, phân li hoàn tồn tạo ion NH 4 có mơi trường bazơ (3) Muối. .. số mol N2 H2 hỗn hợp ban đầu A 45% 55% B 32% 68% C 40% 60% D 20% 80% Dạng 4: Bài tập muối amoni Bài toán 1: Muối amoni tác dụng dung dịch kiềm Phương pháp giải Phương trình hóa học: NH 4  OH