Chương 2: NITƠ – PHOTPHO § A NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHÁI QUÁT VỀ NHÓM NITƠ I VỊ TRÍ CỦA NHĨM NITƠ TRONG BẢNG TUẦN HỒN - Nhãm nitơ gồm nguyên tố : nitơ (N), photpho (P), asen (As), antimon (Sb) bitmut (Bi) Chúng thuộc nguyên tố p ( Nhóm VA) II TNH CHT CHUNG CỦA CÁC NGUN TỐ NHĨM NITƠ Cấu hình electron nguyờn t - Trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố nhóm nitơ có electron độc thân, số hợp chất chúng có hoá trị ba Lớp electron nguyên tử lµ ns2np3, cã electron np3 ns2 - Trạng thái kích thích nguyên tử nguyên tố P, As, Sb Bi, electron cặp electron phân lớp ns chun sang obitan d trèng cđa ph©n líp nd Nh vậy, trạng thái kích thích nguyên tử nguyên tố có electron độc thân chúng có hoá trị năm hợp chất Sự biến đổi tính chất đơn chất a) Tính oxi hóa - khử Số oxi hóa: Chung- Cao + Ngồi cịn có – + Từ N Bi tính oxi hóa giảm dần Riêng nitơ: +1, +2, +4 b) Tính kim loại – phi kim Từ N Bi - tính kim loại nguyên tố giảm dần, đồng thời tính kim loại tăng dần (do r , I ĐÂĐ) Sự biến đổi tính chất hợp chất a) Hợp chất với hiđro CTTQ: RH3 : NH3 BiH3: - Độ bền nhiệt giảm dung dịch khơng có tính axit b) Oxit hiđroxit CTTQ: Các oxit R2O3: độ bền tăng R2O5: độ bền giảm Các hiđroxit: HNO3, H3PO4,… Từ N Bi tính axit oxit hiđroxit tương ứng giảm Đồng thời tính bazơ chúng tăng (As2O3 > Sb2O3 > Bi2O3) tính axit lưỡng tính lưỡng tính oxit bazơ (As2O3 < Sb2O3 < Bi2O3) tính bazơ lưỡng tính lưỡng tính oxit bazơ § 10 NITƠ I CẤU TẠO PHÂN TỬ II TÍNH CHẤT VT L - điều kiện thường, nitơ chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ không khí - Hoá lỏng 196oC, hoá rắn 210oC - KhÝ nit¬ tan rÊt Ýt níc : 20oC, lít nước hoà tan 0,015 lít khí nitơ - Nitơ không trì cháy sù sèng III TÍNH CHẤT HĨA HỌC - Ph©n tư nitơ bền nhiệt độ thường, nitơ trơ mặt hoá học Vì có liên kết ba với ThuVienDeThi.com lượng liên kết lớn (ENN = 946 kJ/mol) - nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động tác dụng với nhiều chất - Độ âm điện nhỏ độ âm điện flo oxi - Tuỳ thuộc vào độ âm điện chất phản ứng mà nitơ thể hiƯn tÝnh oxi ho¸ hay tÝnh khư ( tÝnh oxi hóa trội hơn) 1.Tớnh oxi húa (số oxi hoá nitơ giảm từ N0 N-3 ) a) Tỏc dng vi hiđro (Trªn 400oC, p cao , xt) 3 t o, P o NH3 ; H = -92 kJ N 3H xt khÝ amoniac b) Tác dụng với kim loại ë nhiÖt ®é thêng: ë nhiÖt ®é cao: 3 6Li N 2Li3 N (liti nitrua) Nitơ tác dơng víi mét sè kim lo¹i nh Ca, Mg, Al, to Mg3N2 (magie nitrua) 3Mg + N2 Tớnh kh - Nhiệt độ khoảng 3000oC (hoặc nhiệt ®é cđa lß hå quang ®iƯn) to 2 NO ; H = +180 kJ N O2 Khí monooxit ( không màu, bền) IV Dễ bị hóa nâu không khí , phản ứng: NO O2 NO khí nitơ đioxit, màu nâu đỏ - Các oxit không điều chế trực tiếp từ oxi nitơ như: N2O, N2O3, N2O5 TRNG THI T NHIÊN VÀ ĐIỀU CHẾ Trạng thái tự nhiên (nit¬ tồn dạng tự dạng hợp chất) dạng tự do, nitơ chiếm khoảng 80% thể tích không khí Nitơ thiên nhiên hỗn hợp hai đồng vị : 147 N (99,63%) 157 N (0,37%) dạng hợp chất, nitơ có nhiều khoáng vật natri nitrat (NaNO3) với tên gọi diêm tiêu natri Nitơ có thành phần protein, axit nucleic, nhiều hợp chất hữu thiªn nhiªn Điều chế a) Trong cơng nghiệp - Sản xuất phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng - Sau đà loại bỏ CO2 nước, không khí hoá lỏng áp suất cao nhiệt độ thấp Nâng dần nhiệt độ, đến 196oC nitơ sôi tách khỏi oxi lỏng oxi có nhiệt độ sôi cao (183oC) Khí nitơ vận chuyển bình thép, nén ¸p st 150 atm b) Trong phịng thí nghiệm - Đun nóng dung dịch bÃo hoà muối amoni nitrit (muối amoni axit nitrơ HNO2) nitơ tinh khiết o t NH4NO2 N2 + 2H2O - Cã thÓ thay mi amoni nitrit kÐm bỊn b»ng dung dÞch cđa natri nitrit (NaNO2) vµ to amoni clorua (NH4Cl) : NH4Cl + NaNO2 N2 + NaCl + H2O V NG DNG - Trong công nghiệp, phần lớn lượng nitơ sản xuất dùng để tổng hợp amoniac, từ sản xuất phân đạm, axit nitric v.v - Sử dụng nitơ làm môi trường trơ nhiều ngành công nghiệp luyện kim, thực phẩm, điện tử, - Nitơ lỏng dùng để bảo quản máu mẫu vật sinh học khác Đ 11 AMONIAC V MUỐI AMONI I CẤU TẠO PHÂN TỬ A AMONIAC ThuVienDeThi.com H:N : H H H N H 0,102 nm o | 107 H C«ng thøc electron C«ng thøc cấu tạo - NH3 phân tử có cực Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạp phân tử amoniac II TNH CHT VT L Amoniac chất khí không màu, mùi khai xốc, nhẹ không khí nên thu khí NH3 cách đẩy không khí (úp ngược bình) Khí NH3 tan nhiều nước : lít nước 20oC hoà tan 800 lÝt khÝ NH3 Amoniac tan níc t¹o thành dung dịch amoniac Dung dịch amoniac đậm đặc thường cã nång ®é 25% (D = 0,91 g/cm3) III TÍNH CHẤT HĨA HỌC Tính bazơ yếu a) Tác dụng với nước NH3 + H2O € NH 4 + OH - Kb = 1,8.10-5 (25oC) - So víi dd kiềm mạnh (thí dụ NaOH) nồng độ, nồng độ ion OH - nhỏ nhiều - Dung dịch amoniac lµm phenolphtalein chun mµu hång, q tÝm chun mµu xanh - Ngêi ta dïng giÊy quú tÝm tÈm ít ®Ó nhËn khÝ amoniac b) Tác dụng với axit Tạo thành muối amoni ( chứa gốc amoni NH ) 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 ThÝ dô : NH3 + H+ NH Tạo khói trắng với axit HCl đặc: NH3 (k) + HCl (k) NH4Cl (r) "Khói" trắng hạt NH4Cl Phản ứng sử dụng để nhận khí amoniac c) Tác dụng với dung dịch muối - Dung dÞch amoniac có khả làm kết tủa nhiều hiđroxit kim loại tác dụng với dung dịch muối chúng Thí dô : Al3+ + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH 4 Khả tạo phức Dung dÞch amoniac có khả hoà tan hiđroxit hay muối tan số kim loại, tạo thành dung dịch phøc chÊt ThÝ dô : Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 Ph©n li Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH(xanh thÉm) AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl Ph©n li AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl2+ Sự tạo thành ion phức [Cu(NH3)4] , [Ag(NH3)2]+, xảy phân tử amoniac kết hợp với ion Cu2+, Ag+, liên kết chon - nhận cặp electron chưa sử dụng nguyên tử nitơ với obitan trống ion kim lo¹i Tính khử a) Tác dụng với oxi Khi đốt khí oxi, amoniac cháy với lưa mµu vµng 3 3 2 NH3 3O2 2N 6H O Khi ®èt amoniac oxi không khí có mặt chất xúc tác tạo khí NO nước : 4NH3 5O2 4NO 6H O b) Tác dụng vi clo NH3 tự bốc cháy tạo lửa có "khói" trắng ( bình chứa khí clo) 2NH3 3Cl2 N 6HCl c) Tác dụng với oxit kim loại to 2NH3 3CuO 3Cu N 3H O IV NG DNG - Amoniac sử dụng để sản xuất axit nitric ; loại phân đạm NH4NO3, ThuVienDeThi.com (NH4)2SO4, urê, ; điều chế hiđrazin N2H4 làm nhiên liệu cho tên lửa Amoniac lỏng dùng làm chất gây lạnh máy lạnh V IU CH Trong phũng thớ nghim Khí amoniac điều chÕ b»ng c¸ch cho mi amoni t¸c dơng víi kiỊm, thí dụ Ca(OH)2, đun nóng nhẹ Thí dụ : to 2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O Để làm khô khí, người ta cho khí NH3 vừa tạo thành có lẫn nước qua bình đựng vôi sống (CaO) Trong cụng nghip Amoniac tổng hợp từ khí nitơ khí hiđro theo ph¶n øng : N2(k) + 3H2(k) € 2NH3(k) ; H = -92 kJ Biện pháp: Trên thực tế, người ta thường thực phản ứng nhiệt độ khoảng 450- 500oC, áp suất khoảng 200- 300 atm dùng chất xúc tác sắt kim loại trộn thêm Al2O3, K2O, B MUI AMONI - Là hợp chất hân tử gồm cation amoni NH anion gốc axit II TÍNH CHẤT VẬT LÍ §Ịu dƠ tan nước tan điện li hoàn toàn thành ion Ion NH màu III TNH CHT HÓA HỌC Tác dụng với dung dịch kiềm ThÝ dô : to 2NH3 + Na2SO4 + 2H2O (NH4)2SO4 + 2NaOH NH 4 OH NH3 H O - Ion NH 4 nhêng H+ cho ion OH, vËy dung dÞch ion NH 4 axit - Phản ứng sử dụng ®Ĩ nhËn biÕt ion NH 4 - Ngoµi ra, muối amoni tham gia phản ứng trao đổi với dung dịch muối khác Phn ng nhit phõn Khi đun nóng, muối amoni dễ bị nhiệt phân huỷ, tạo sản phẩm khác định chủ yếu chất axit tạo nên muối Muối amoni axit dễ bay đun nóng bị phân huỷ thành amoniac to ThÝ dô : NH4Cl (r) NH3(k) + HCl (k) Các muối amoni cacbonat amoni hiđrocacbonat bị phân huỷ chậm nhiệt độ thường, giải phóng khí NH3 vµ khÝ CO2: (NH4)2CO3 NH3 + NH4HCO3 NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O Ngêi ta thêng dïng muối NH4HCO3 để làm cho bánh trở nên xốp Mi amoni cđa axit cã tÝnh oxi ho¸ nh axit nitrơ, axit nitric bị nhiệt phân cho N2, N2O (đinitơ oxit) nước Thí dụ : NH4NO2 N2 + 2H2O NH4NO3 N2O + 2H2O Những phản ứng sử dụng để điều chế khí N2 N2O phòng thí nghiệm Đ 12 AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT A AXIT NITRIC I CẤU TO PHN T ThuVienDeThi.com Trong hợp chất HNO3, nguyên tố nitơ có số oxi hoá cao +5 II TÍNH CHẤT VẬT LÍ Axit nitric tinh khiÕt chất lỏng không màu, bốc khói mạnh không khí ẩm, khối lượng riêng 1,53 g/cm3, sôi 86oC Axit nitric không bền 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O Khí nitơ đioxit tan vào dung dịch axit, làm cho dung dịch có màu vàng Axit nitric tan nước theo tỉ lệ Trên thực tế thường dùng loại axit đặc có nồng ®é 68%, D = 1,40 g/cm3 III TÍNH CHẤT HĨA HỌC Tính axit - Axit nitric lµ mét số axit mạnh nhất: Trong dung dịch : HNO3 H+ + NO - Có đầy đủ tính chất dung dịch axit : làm quỳ tím đổi thành màu đỏ, tác dụng với oxit bazơ bazơ tạo thành muối nitrat nước, tác dụng với muối cđa axit u h¬n ThÝ dơ : CuO + 2HNO3 Cu(NO3)2 + H2O; Ca(OH)2 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + 2H2O CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + CO2 + H2O Tớnh oxi húa Axit nitric axit có tính oxi hoá mạnh Tuỳ thuộc vào nồng độ axit chất chất khử mà HNO3 bị khử đến số sản phẩm khác nitơ ( sản phẩm khử) a) Vi kim loại - Do ion NO3 ph©n tư HNO3 có khả oxi hoá mạnh ion H+, nên HNO3 oxi hoá hầu hết kim loại Khi đó, kim loại bị oxi hoá đến mức oxi hoá cao tạo muối nitrat Khi tác dơng víi kim lo¹i cã tÝnh khư u nh Cu, Pb, Ag, HNO3 đặc bị khử đến NO2 (hình 2.8), HNO3 loÃng bị khử đến NO Cu 4HNO3 (đặc) Cu(NO3 )2 2N O2 2H O ThÝ dô: 5 2 2 3Cu 8HNO3 (lo·ng) C u(NO3 )2 2NO 4H O Khi t¸c dụng với kim loại có tính khử mạnh Mg, Zn, Al, HNO3 lo·ng cã thÓ +1 3 o bị khử đến N 2O , N N H4 NO3 ThÝ dô: 5 3 1 8Al 30HNO3 (lo·ng) 8A l(NO3 )3 3N O 15H O 5 3 4Zn 10HNO3 (rÊt lo·ng) 4Zn(NO3 )2 NH NO3 3H O Fe, Al bÞ thơ động hoá dung dịch HNO3 đặc, nguội tạo nên màng oxit bền bề mặt kim loại này, bảo vệ cho kim loại không tác dụng với axit nitric axit khác mà trước chúng tác dụng dễ dàng b) Vi phi kim - Khi đun nóng, axit nitric đặc oxi hoá ®ỵc nhiỊu phi kim nh C, S, P, Khi đó, phi kim bị oxi hoá đến mức oxi hoá cao nhất, HNO3 bị khử đến NO2 NO t theo nång ®é cđa axit ThÝ dơ: S 6HNO3 (đặc) H S O 6N O2 2H O c) Với hợp chất - Khi ®un nãng, axit nitric oxi hoá nhiều hợp chất H2S, HI, SO2, FeO, muèi s¾t (II), ThuVienDeThi.com ThÝ dô: 2 5 2 3H 2S 2HNO3 (lo·ng) 3S 2NO 4H O NhiÒu chÊt hữu bị phá huỷ bốc cháy tiếp xúc với HNO3 đặc IV NG DNG - HNO3 hoá chất quan trọng Phần lớn HNO3 sản xuất công nghiệp dùng để điều chế phân bón NH4NO3 HNO3 dùng để s¶n xt thc nỉ (thÝ dơ trinitrotoluen TNT, ), thc nhm, dỵc phÈm V ĐIỀU CHẾ Trong phịng thí nghim - Cho natri nitrat kali nitrat tác dụng với HNO3 đặc, nóng : NaNO3(r) + H2SO4(đặc) HNO3 + NaHSO4 Hơi HNO3 thoát dẫn vào bình, làm lạnh ngưng tụ ( dùng bình cố cong) Trong cụng nghip HNO3 sản xuất từ amoniac Quá trình sản xuất gồm ba giai đoạn : Oxi hoá khí amoniac oxi không khí nhiệt độ 850- 900o C, xúc tác hợp kim platin (Pt) iriđi (Ir) : 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O ; H = - 907 kJ Ph¶n ứng toả nhiệt xảy gần hoàn toàn Oxi hoá NO thành NO2 Hỗn hợp chứa NO làm nguội cho hoá hợp với oxi không khí tạo thành khí nitơ đioxit : 2NO + O2 2NO2 Chuyển hoá NO2 thành HNO3 Cho hỗn hợp nitơ đioxit vừa tạo thành oxi tác dụng với nước, thu dung dịch axit nitric : 4NO2 + 2H2O + O2 4HNO3 - Dung dịch HNO3 thu có nồng độ không vượt 60- 62% Để làm tăng nồng độ HNO3, người ta chưng cất dung dịch HNO3 với H2SO4 đậm đặc thiết bị đặc biệt B MUI NITRAT Mi nitrat lµ mi cđa axit nitric I TÍNH CHẤT Tớnh cht vt lớ - Tất muối nitrat tan nhiều nước chất điện li mạnh Trong dung dịch, chúng phân li hoàn toàn thành ion Ion NO3 màu - Màu cđa mét sè mi nitrat lµ mµu cđa cation kim loại muối tạo nên Thí dụ: Cu(NO3)2 có mµu xanh Mét sè mi nh NaNO3, NH4NO3 dƠ hút ẩm nên dễ bị chảy rữa Tớnh cht hóa học C¸c mi nitrat kÐm bỊn víi nhiƯt, chóng bị phân huỷ đun nóng Độ bền nhiệt muối nitrat phụ thuộc vào chất cation kim loại tạo muối Nói chung, muối nitrat kim loại hoạt động mạnh (kali, natri, ) bị phân hủ thµnh mi nitrit vµ oxi : - to 2KNO2 + O2 ThÝ dô: 2KNO3 Muèi nitrat magie, kẽm, sắt, chì, đồng, bị phân huỷ thành oxit kim loại, NO2 O2: to 2MgO + 4NO2 + O2 ThÝ dô : 2Mg(NO3)2 Muối nitrat bạc, vàng, thuỷ ngân, bị phân huỷ thành kim loại , khí NO2 O2 Thí dô: to 2Ag + 2NO2 + O2 2AgNO3 nhiệt độ cao, muối nitrat phân huỷ oxi nên chúng chất oxi hoá mạnh Hỗn hợp muối nitrat nóng chảy chất hữu dễ bắt cháy cháy mạnh Nhn bit ion nitrat NO 3 - Trong m«i trêng trung tÝnh, ion NO3 tính oxi hoá Khi có mặt ion H+, ion ThuVienDeThi.com NO3 thĨ hiƯn tÝnh oxi ho¸ gièng HNO3 Vì để nhận ion NO3 , người ta đun nóng nhẹ dung dịch chứa NO3 với đồng kim loại H2SO4 loÃng : 3Cu + 8H+ + 2NO3 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (xanh) (kh«ng màu) 2NO + O2 2NO2 (nâu đỏ) Phản ứng tạo dung dịch màu xanh khí màu nâu đỏ thoát II NG DNG - Làm phân bón hoá học (phân đạm) nông nghiệp, thí dụ NH4NO3, NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2 - Kali nitrat chế thuốc nổ ®en (thuèc næ cã khãi) Thuèc næ ®en chøa 75% KNO3, 10% S vµ 15% C 2KNO3 + C + S K2S + CO2 + N2 + 2O2 C CHU TRÌNH CỦA NITƠ TRONG TỰ NHIÊN - C©y xanh đồng hoá nitơ chủ yếu dạng muối nitrat muối amoni, chuyển hoá thành protein thực vật Động vật đồng hoá protein thực vật, tạo protein động vật Các chất thải động vật tiết (phân, nước tiểu, ) xác động vật chết lại chuyển thành hợp chất hữu chứa nitơ Nhờ loại vi khuẩn khác có đất, phần hợp chất chuyển hoá thành amoniac, thành muối nitrat, phần lại thoát dạng nitơ tự bay vào khí Khi chất hữu (than gỗ, than đá, than bùn, ) bị đốt cháy, nitơ tự thoát Do trình mà lượng nitrat đất bị cạn kiệt, đất đai trở nên cằn cỗi cối khó phát triển - Trên thực tế, có số trình tự nhiên cho phép bù lại phần lượng nitơ bị Trong mưa giông, có phóng điện sấm sét phần nitơ tự khí kết hợp với oxi tạo thành khí NO, chuyển hoá thành HNO3 theo nước mưa thấm vào đất HNO3 chuyển thành muối nitrat kết hợp với mi cacbonat, thÝ dơ canxi cacbonat, cã ®Êt Một số loại vi khuẩn, đặc biệt vi khuẩn cố định đạm sống rễ họ đậu có khả hấp thụ nitơ từ khí chuyển hoá thành hợp chất chứa nitơ - Để tăng suất mùa màng, lượng nitơ chuyển từ khí vào đất đủ Người ta ước tính lượng nitrat tái sinh tự nhiên nửa lượng nitrat bị hấp thụ Do đó, cần phải bón vào đất hợp chất chứa nitơ dạng loại phân bón hữu vô § 13 LUYỆN TẬP : Tính chất nitơ hp cht ca nit Đơn chất nitơ Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p3, nguyên tử có electron độc thân Các số oxi hoá : -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 Ph©n tư N2 chøa liên kết ba bền vững (N N) nên nitơ trơ điều kiện thường O NO H2 N Ca 3 N H3 3 Ca N nit¬ thĨ tính khử nitơ thể tính oxi hoá Hợp chất nitơ a) Amoniac chất khí mùi khai, nhẹ không khí tan nhiều nước Tính bazơ yếu : Phản ứng với níc : NH3 + H2O € NH 4 + OH Ph¶n øng víi axit : NH3 + HCl NH 4Cl Ph¶n øng víi mi : Al3+ + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH 4 ThuVienDeThi.com Khả tạo phức chất tan : Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 to TÝnh khö : 2NH3 + 3CuO N + 3Cu + 3H2O b) Mi amoni DƠ tan níc, lµ chÊt điện li mạnh Trong dung dịch, ion NH lµ axit : NH 4 + H2O NH3 + H3O+ Tác dụng với kiềm tạo khí amoniac Dễ bị nhiệt phân huỷ c) Axit nitric Là axit mạnh Là chất oxi hoá mạnh HNO3 oxi hoá hầu hết kim loại Sản phẩm phản ứng N O2 , N O, N 2O, N , N H NO3 , tuú thuéc nồng độ axit tính khử mạnh hay yếu kim loại HNO3 đặc oxi hoá nhiều phi kim hợp chất có tính khử d) Muối nitrat Dễ tan nước, chất điện li mạnh Dễ bị nhiệt phân huỷ Nhận biết ion NO3 phản ứng với Cu kim loại H2SO4 Đ14 PHOTPHO I TNH CHT VT L ẹaởc điểm P trắng - Rắn, trắng vàng sáp ong Màu sắc - 44,10C Nóng chảy - Rất độc Tính độc -Tan C6H6,CS2 …không tan nước Tính tan Cháy (bền) > 400C(tự bốc cháy kk, bền) - Phát sáng không khí ( lân quang) Phát sáng - Mạng tinh thể phân tử Các phân tử P4 nằm Cấu trúc nút mạng liên kết với lực liên kết yếu Mô hình phân tử P4: - Rắn, đỏ - 5000- 6000C - Không độc - Không tan dung môi - Bốc cháy > 2500C, bền - Không phát sáng - Polime Pn Pp p P P p P p P p P p P p P p P ( khoù nóng chảy, khó bay hơi) P P Pđỏ P P 250 C hay để lâu ngày II TÍNH CHẤT HểA HC Do liên kết phân tử photpho bền nên điều kiện thường photpho hoạt động hoá học mạnh nitơ, độ âm điện photpho (2,19) nhỏ nitơ (3,04) Photpho trắng hoạt động photpho đỏ Khi tham gia phản ứng hoá häc, photpho cã thĨ thĨ hiƯn tÝnh khư vµ tÝnh oxi ho¸ ThuVienDeThi.com Tính oxi hóa - ChØ thĨ hiƯn râ rƯt tÝnh oxi ho¸ víi mét sè kim loại hoạt động, tạo photphua kim loại to 3 2P + 3Ca Ca P ThÝ dơ : canxi photphua Tính khử - Photpho thĨ hiƯn tÝnh khư t¸c dơng víi c¸c phi kim hoạt động oxi, halogen, lưu huỳnh, với chất oxi hoá mạnh khác a) Tỏc dng vi oxi - Khi đốt nóng, photpho cháy không khí tạo oxit photpho : 3 5 D oxi: 4P + 5O2 P O5 ThiÕu oxi: 4P + 3O2 P O3 ®iphotpho trioxit ®iphotpho pentaoxit b) Tác dụng với clo - Khi cho clo ®i qua photpho nóng chảy, thu hợp chất photpho clorua 5 ThiÕu clo: 2P + 3Cl2 P Cl3 D clo: 2P + 5Cl2 P Cl5 photpho triclorua photpho pentaclorua c) Tác dụng với hợp cht - Photpho tác dụng dễ dàng với hợp chất có tính oxi hoá mạnh HNO3 đặc, KClO3, KNO3, K2Cr2O7, ThÝ dô: 6P + 5KClO3 3P2O5 + 5KCl ( Phản ứng quẹt diêm) III NG DNG - Photpho dùng để sản xuất axit photphoric, sản xuất diêm - Ngoài ra, photpho dùng vào mục đích quân : sản xuất bom, đạn cháy, ®¹n khãi, IV TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN ĐIỀU CHẾ -Trong tự nhiên photpho gặp dạng hợp chất hoạt động mặt hoá học - Phần lớn photpho dạng muối axit photphoric Hai khoáng vật * apatit : 3Ca3(PO4)2.CaF2 * photphorit : Ca3(PO4)2 - Ngoài ra, photpho có protein thực vật (hạt, quả, ) ; xương, răng, bắp thịt, tế bào nÃo, người động vật - Trong công nghiệp, photpho sản xuất cách nung hỗn hợp quặng photphorit, cát than cốc 1200oC lò điện : Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C 3CaSiO3 + 2P + 5CO - H¬i photpho thoát ngưng tụ làm lạnh, thu photpho trắng dạng rắn Đ 15 AXIT PHOTPHORIC VÀ MUỐI PHOTPHAT I AXIT PHOTPHORIC (H3PO4) Cấu tạo phân tử H O H O H O P O cßn cã thĨ biĨu diƠn nh sau(1) : H O P O H O H O Photpho có số oxi hoá cao +5 (Cách viết phù hợp với quy tắc bất tử) Tớnh cht vt lớ Axit photphoric, gọi axit orthophotphoric (H3PO4) chất tinh thể, suốt, không màu, nóng chảy 42,5oC, háo nước nên dễ chảy rữa, tan nước theo tỉ lệ Axit photphoric thường dùng dung dịch đặc, sánh, có nång ®é 85% Tính chất hóa häc a) Tính oxi hóa – khử -Photpho ë møc oxi ho¸ +5 bền Do vậy, axit photphoric khó bị khử, không cã tÝnh oxi ho¸ nh axit nitric b) Tác dụng bi nhit Khi đun nóng đến khoảng 200 - 250oC, axit photphoric mÊt bít níc 2H3PO4 H4P2O7 + H2O axit điphotphoric Phân tử H3PO4 có cấu tạo: ThuVienDeThi.com Tiếp tục đun nóng đến khoảng 400 - 500oC, axit ®iphotphoric l¹i mÊt bít níc H4P2O7 2HPO3 + H2O Axit metaphotphoric : Các axit HPO3, H4P2O7 lại kết hợp với nước để tạo axit H3PO4 c) Tính axit Axit H3PO4 độ mạnh trung bình Trong dung dịch phân li theo ba nấc Hằng số ph©n li NÊc : H3PO4 € H+ + H PO 4 ; K1 = 7,6.103 (ë 250C, chñ yÕu) NÊc : H PO 4 € H+ + HPO24 ; K2 = 6,2.108 (ë 250C, chñ yÕu) NÊc : HPO24 € H+ + PO34 ; K3 = 4,4.1013 (ë 250C, rÊt yÕu) Nh vậy, dung dịch axit photphoric phân tử H3PO4 không phân li, có ion H+, đihiđrophotphat H PO , hiđrophotphat HPO24 photphat PO34 , không kể H+ OH - nước phân li Dung dịch H3PO4 có tính chất chung axit, làm đổi màu quỳ tím thành đỏ, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối, kim loại, - Khi tác dụng với oxit bazơ bazơ, tuỳ theo lượng chất tác dụng mà tạo muối trung hoà, muối axit hỗn hợp muối : ThÝ dô : H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O H3PO4 + 3NaOH Na3PO4 + 3H2O Điều chế ứng dụng a) Trong phòng thí nghiệm, axit photphoric điều chế cách dùng HNO3 đặc oxi hoá photpho : P + 5HNO3 H3PO + 5NO2 + H2O b) Trong công nghiệp : Cho H2SO4 đặc tác dụng víi qng photphorit hc qng apatit : Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 3CaSO4 + 2H3PO4 Tách muối CaSO4 cô đặc dung dịch, làm lạnh để axit kết tinh Axit photphoric điều chế phương pháp không tinh khiết, có chất lượng thấp Để điều chế H3PO4 có độ tinh khiết nồng độ cao hơn, người ta đốt cháy photpho để to 2P2O5 ; P2O5 + 3H2O P2O5, råi cho P2O5 t¸c dơng víi níc 4P + 5O2 2H3PO4 - Mét lỵng lớn axit photphoric sản xuất dùng để điều chế muối photphat để sản xuất phân lân II MUỐI PHOTPHAT Tính chất muối photphat a) TÝnh tan : - Muối tan gồm: * Các muối đihiđrôphotphat: ** Muối Na, K muối amoni - Còn muối kim loại khác không tan tan b) Phản ứng thuỷ phân : Các muối photphat tan bị thuỷ phân dung dịch Thí dụ : Na3PO4 + H2O € Na2HPO4 + NaOH PO34 + H2O € HPO24 + OH- Do đó, dung dịch Na3PO4 có môi trường kiềm, làm quỳ tím ngả màu xanh Nhận biết ion photphat Thc thư ®Ĩ nhËn biÕt ion PO34 dung dịch muối photphat bạc nitrat AgNO3 § 16 PHÂN BÓN HÓA HỌC I PHÂN ĐẠM 3Ag+ + PO34 Ag3PO4 (màu vàng) 10 ThuVienDeThi.com Khái niệm: Phân đạm cung cấp nitơ hoá hợp cho dạng ion nitrat NO3 ion amoni NH4 Tác dụng phân đạm: - Kích thích trình sinh trưởng - Làm tăng tỉ lệ protein thực vật - Cây trồng phát triển nhanh, cành xanh tươi - Cho nhiều củ, qủa hạt 14.x Hàm lượng đạm: %N = x100% M Phân đạm amoni C«ng thøc NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3, Điều chế Cách dùng, bảo quản cho amoniac tác dơng víi axit t¬ng øng ThÝ dơ : 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 - Phân đạm nitrat C«ng thức NaNO3, Ca(NO3)2, Muối amoni bị thuỷ phân tạo môi trường axit, nên thích hợp bón phân cho loại đất chua, đất đà khử chua trước vôi (CaO) Không trộn với tro vôi đem bón Điều chế Cách dùng, bảo quản cho axit nitric tác dụng với muối cacbonat kim loại tương ứng Thí dụ : CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + CO2 + H2O - Ph©n amoni phân đạm nitrat bảo quản thường dễ hút nước không khí chảy rữa dễ bị rửa trôI bón cho trồng - Đều bảo quản nới khô, Urờ Công thức [(NH2)2CO] Điều chế Cách dùng, bảo quản Cho amoniac tác dụng với CO2 nhiệt độ 180 - 200oC, díi ¸p st ~ 200 atm : CO2+ 2NH3(NH2)2CO+ H2O - Bảo quản phân đạm amoni phân đạm nitrat - Trong đất, tác dụng vi sinh vật urê bị phân huỷ cho thoát amoniac, chuyển dần thành muối amoni cacbonat t¸c dơng víi níc : (NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3 II PHN LN Khái niệm: Phân lân cung cấp photpho cho dạng ion photphat Tác dụng phân lân: - Cần thiết cho thời kì sinh trưởng thúc đẩy trình sinh hoá, trao đổi chất lượng thực vật - Phân lân có tác dụng làm cho cành khoẻ, hạt chắc, củ to Hàm lượng lân: %P2O5 Nguyên liệu sản xuất Quặng photphorit apatit Supephotphat a) Supephotphat đơn Chøa 14 - 20% P2O5 S¶n xuất: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 đặc quặng photphorit Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 muối tan canxi đihiđrophotphat b) Supephotphat kộp hàm lượng P2O5 cao (40 - 50% P2O5) có Ca(H2PO4)2 Sản xuất: - Nguyên liệu: Quặng photphorit apatit - Giai đoạn sản xuất: (1) Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 2H3PO4 + 3CaSO4 (2) Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca(H2PO4)2 Phân lân nung chảy Chứa 12-14% P2O5 Quặïng (PP apatit) + đá đolonit ( MgCO3 CaCO3) đá xàvân, bạch vân 1000 C , Lò đứng Làm nguội nhanh nước ( chủ yếu MgSiO3) + Than cốc sấy khô, nghiền bột - Thành phần : hỗn hợp photphat silicat canxi magiê 11 ThuVienDeThi.com - Không tan nước , thích hợp cho lượng đất chua III PHÂN KALI + Cung cấp cho trồng nguyên tố K dạng ion K+ + Tác dụng: - Làm cho hấp thụ nhiều đạm hơn, chống bệnh, chịu rét, chịu hạn - Giúp cho việc chế tạo đường, xơ, dầu + Hàm lượng: % K2O tương ứng với lượng K có thành phần + Thường dùng: KCl, K2SO4 tro thực vật thường có chứa K2CO3 IV MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN KHÁC Phân hỗn hợp phân phức hợp - Là loại phân chứa đồng thời hai nuyên tố dinh dưỡng a) Phân hỗn hợp - Chứa nguyên tố N , P , K gọi phân NPK - Nó trộn từ phân đơn theo tỉ lệ N:P:K định tuỳ theo loại đất trồng - Thí dụ: Nitrophotka hỗn hợp phân đơn là:NH4H2PO4 KNO3 b) Phân phức hợp - Sản xuất tương tác hoá học chất Thí dụ: Amophot hỗn hợp muối tạo phản ứng: 3NH3+2H3PO4NH4H2PO4+ (NH4)2HPO4 Phân vi lượng - Là loại phân cung cấp cho lượng nhỏ nguyên tố như: B, Zn, Mn, Cu, Mo…nhằm tăng khả kích thích trình sinh trưởng cho Bón phân vô hữu cơ, tuỳ loại đất - Sau thời gian đất nguyên tố vi lượng cần bỏ xung cho theo đường phân bón § 17 LUYỆN TẬP Đơn chất photpho Nguyên tử khối : 31 Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p63s23p3 Độ âm điện : 2,19 C¸c sè oxi ho¸ : 3, 0, +3, +5 P đỏ : P trắng : Mạng tinh thể phân tử, mềm, dễ nóng chảy, độc, phát Có cấu trúc polime, bền, không tan dung quang bóng tối, chuyển dần thành P đỏ, không tan môi Chuyển thành đun nóng nước, dễ tan số dung môi hữu không khí ngưng tụ thành photpho trắng * Tính chất: TÝnh khö TÝnh oxi hãa O 5 P2 O5 o t Cl 5 3 Ca PCl o Ca P2 o t t Axit photphoric Lµ axit ba nÊc, có độ mạnh trung bình Không có tính oxi ho¸ o o H2O H2O t t H P2 O7 HPO3 H3PO4 Tạo ba loại muối photphat tác dụng víi dung dÞch kiỊm Mi photphat Photphat trung hoà (Na3PO4, Ca3(PO4)2, ), đihiđrophotphat (NaH2PO4, Ca(H PO ) , ), hi®rophotphat (Na HPO , CaHPO , ) DƠ tan níc : Tất muối photphat natri, kali, amoni Đihiđrophotphat kim loại khác Không tan tan nước : hiđrophotphat photphat trung hoà kim loại, trừ natri, kali amoni NhËn biÕt ion PO34 b»ng ph¶n øng : Ag PO34 Ag3PO (vµng) - 12 ThuVienDeThi.com B BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA CÁC BÀI TRONG CHƯƠNG ĐÁP ÁN HOẶC HƯỚNG DẪN GIẢI NỘI DUNG BÀI 9: SỰ ĐỊÊN LI 10 ViÕt cÊu h×nh 33As:1s2 2s22p6 3s23p6 3d10 4s24p3 18[Ar] 3d 4s 4p 18 electron đầy đủ 2 6 10 10 5s25p3 4s24p64d10 5s25p3 36[Kr] 4d nguyên tử 51Sb:1s 2s 2p 3s 3p 3d 18 18 asen, antimon vµ 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d10 6s26p3 14 10 Bi: 1s 83 54[Xe] 4f 5d bitmut trạng thái 6s26p3 trạng 18 32 18 Biểu diễn ô lượng tử trạng tháI kích thích lớp cùng: thái kích thích Trạng tháI kích thích: 33As: Trạng thái bản: 4s2 51Sb: 4p3 4d0 5d0 4p3 5s1 Trạng thái bản: 4d1 Trạng tháI kích thích: 5p3 4s1 Trạng thái bản: 5s2 83Bi: 5p3 5d1 Trạng tháI kÝch thÝch: 6s2 6p3 6d0 6s1 6p3 6d1 2 Dựa vào độ âm điện nguyên tố, hÃy giải Từ N đến Bi độ âm điện giảm thích : N P As Sb Bi a) Tại từ nitơ đến bitmut tính phi kim cđa 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02 N ®é ầm điện nhỏ nhất, F độ âm điện lớn nguyên tố giảm dần ? 7N 8O 9F b) Tại tính phi kim nitơ lại thể yếu 3,04 3,44 3,98 so với oxi yếu so với flo ? Nêu số hợp Hợp chất nitơ photpho có số oxi hoá 3, +3, +5 chất nitơ - N, P cã sè oxi hãa -3 hỵp chất với hiđro hợp chất với kim loại: NH3; NH4Cl; PH3; Mg3N2; Ca3P2 photpho có số Hợp chất nitơ photpho có số oxi hoá +3: oxi ho¸ 3, +3, +5 N2O3; NaNO2; HNO2; P2O3; H3PO3 - Hợp chất nitơ photpho có số oxi hoá +5: N2O5; HNO3; P2O5; HPO3; Tại hợp + Nitơ có cộng hóa trị tối đa nguyên tử nitơ obitan d trống nên chất nitơ có hoá trangjthais kích thích không xuất electron độc thân để tạo thành liên kết cộng hóa trị Ngoài khả tạo liên kết cộng hóa trị góp chung electron, trị tối đa 4, nitơ có khả tạo liên kết cho nhận + Các nguyên tố lại nhóm nitơ trạng thái kích thích nguyên tử nguyên tố lại hoá chúng xuất electron độc thân nên chúng có khả tạo liên kết cộng hóa trị tối đa chúng trị 5? Lập phương trình hoá học sau cho biết As, Bi Sb2O3 thể tính chất : a) As + 5HNO3 (đặc) H3 AsO4 + 5NO2 + H2O As tính khử a) As + HNO3 (đặc) H3 AsO4 + NO2 + b) Bi + 4HNO3 Bi(NO3)3 + NO + 2H2O H2O As tÝnh khö b) Bi + HNO3 Bi(NO3)3 + NO + H2O c) Sb2O3 + 6HCl 2SbCl3 + 3H2O c) Sb2O3 + HCl SbCl3 + H2O Sb2O3 oxit bazơ 13 ThuVienDeThi.com d) Sb2O3 + NaOH NaSbO2 + H2O Sb2O3 + NaOH NaSbO2 + H2O Sb2O3 lµ oxit axit d) BÀI 10: NITƠ Ion nitrua N3 cã cÊu h×nh electron gièng cÊu h×nh CÊu h×nh electron ion nitrua N3 1s22s22p6 giống cấu electron nguyên tử khí trơ nào, ion hình electron của: halogenua ion kim loại kiềm ? HÃy viết Nguyên tử khí trơ Ion halogen Ion kim loại kiềm cấu hình electron chúng Ne FNa+ Trình bày cấu tạo phân tử N2 Vì điều kiện thường N2 chất trơ ? điều kiện N2 trở nên hoạt động ? - Phân tử ni tơ cxhwas liên kết ba, nên điều kiện thường N2 chất trơ - nhiệt ®é cao ( tia lưa ®iƯn hc nhiƯt ®é cao có xúc tác) N2 trở nên hoạt động - Các phản ứng sau phản ứng thu nhiệt, lượng tiêu tốn lớn phản ứng khó, ngược lại, lượng tiêu tốn phản ứng dễ: Xuất phát từ nhiệt phân li thành nguyên tử (H) phân tử cho đây, hÃy cho biết điều kiện thường chất (nitơ, hiđro, oxi, clo) tham gia phản ứng hoá học khó chất dễ ? V× ? N2 2N ; H = 946 kJ/mol H2 2H ; H = 431,8 kJ/mol O2 2O ; H = 491 kJ/mol Cl2 2Cl ; H = 238 kJ/mol Nêu tính chất hoá học đặc trưng nitơ dẫn phản ứng hoá học để minh hoạ N2 2N ; H2 2H ; O2 2O ; Cl2 2Cl ; H = 946 kJ/mol H = 431,8 kJ/mol H = 491 kJ/mol H = 238 kJ/mol I ) TÝnh oxi hãa: a) Tác dụng với hiđro NH3 ; H = -92 kJ N 3H (Trªn 400oC, p cao , xt) xt khÝ amoniac b) Tác dụng với kim loại ë nhiƯt ®é thêng: ë nhiƯt ®é cao: p/ø dÔ nhÊt 3 t o, P o p/ø khã nhÊt 3 6Li N 2Li3 N (liti nitrua) Nitơ tác dụng với mét sè kim lo¹i nh Ca, Mg, Al, to 3Mg + N2 Mg3N2 (magie nitrua) II) TÝnh khử: - Nhiệt độ khoảng 3000oC (hoặc nhiệt độ lò hồ quang điện) to NO ; H = +180 kJ N O2 Khí monooxit ( không màu, bền) Bằng thí nghiệm biết nitơ có chứa tạp chất clo ; hiđro clorua ; hiđro sunfua ? HÃy viết phương trình hoá học phản ứng tương ứng Dễ bị hóa nâu không khí , phản ứng: NO O2 NO khí nitơ đioxit, màu nâu đỏ - Các oxit không điều chế trực tiếp từ oxi nitơ như: N2O, N2O3, N2O5 - Phát khí clo: Dẫn khí nitơ có lần khí clo qua dung dịch kiềm loang sản phẩm thu nước Gia ven có tính tảy màu: Cl2 + 2NaOH NaCl + NaOCl + H2O (Hoặc dần qua dung dÞch níc iot, thư iot sinh b»ng hå tinh bét) - Ph¸t hiƯn khÝ HCl b»ng c¸c cách: Thử dung dịch NH3 đậm đặc có khói tr¾ng xt hiƯn NH3 + HCl NH4Cl ( Thư giấy quỳ tím ẩm có màu đỏ) - Phát hiệt khí H2S dùng dung dịch Pb(NO3)2 xuất kết tủa màu đên PbS 14 ThuVienDeThi.com Trộn 200 ml dung dÞch natri nitrit 3M víi 200 ml dung dịch amoni clorua 2M đun nóng phản ứng thực xong Xác định thể tích khí nitơ sinh (đo đktc) nồng độ mol muối dung dịch sau phản ứng Giả thiết thể tích dung dịch biến đổi không đáng kể H2S + Pb(NO3)2 PbS + 2HNO3 Tãm t¾t: to NH4Cl + NaNO2 N2 + NaCl + 2H2O 200ml, 3M 200ml, 2M V? 0,4 mol 0,6 mol p/ø 0,4 0,4 0,4 mol 0,4 mol d 0,0 0,2 V N2 = 0,4 x 22,4 = 8,96 lÝt CM ( NaNO ) = 0, 0, 0,5M , CM ( NaCl ) = 1, 0M 0, 0, 0, 0, BÀI 11: AMONIAC V MUI AMONI Mô tả giải thích tỵng thÝ nghiƯm chøng minh tÝnh tan nhiỊu cđa khÝ amoniac níc KhÝ NH3 tan rÊt nhiỊu nước : lít nước 20oC hoà tan 800 lÝt khÝ NH3 ThÝ nghiÖm sau chøng minh tÝnh tan nhiỊu cđa NH3 níc Do tan nhiỊu nước, áp suất khí NH3 bình giảm đột ngột, nước cốc bị hút vào bình qua ống thuỷ tinh vuốt nhọn, phun thành tia nước có màu hồng Có bình đựng riêng biệt chất khí : N2, O2, Gợi ý: NH3, Cl2 CO2 HÃy đưa thí nghiệm đơn Cách 1: Thử dung dịch HCl đậm đặc có khói trắng xuất giản để nhận bình đựng khí NH3 Cách 2: Đưa mẩu giấy quỳ tím ẩm vào quỳ tím chuyển màu xanh Nêu tính chất hoá học Tính bazơ yếu đặc trưng a) Tác dụng với nước NH3 + H2O € NH 4 + OH - Kb = 1,8.10-5 øng dơng cđa (25oC) amoniac T¹i - So víi dd kiỊm m¹nh (thí dụ NaOH) nồng độ, nồng độ ion OH - nhỏ người ta nói amoniac nhiều bazơ yếu ? - Dung dịch amoniac làm phenolphtalein chun mµu hång, q tÝm chun mµu xanh - Ngêi ta dïng giÊy q tÝm tÈm ít ®Ĩ nhËn khí amoniac b) Tỏc dng vi axit Tạo thành muối amoni ( chøa gèc amoni NH 4 ) 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 ThÝ dô : NH3 + H+ NH Tạo khói trắng với axit HCl đặc: NH3 (k) + HCl (k) NH4Cl (r) "Khãi" tr¾ng hạt NH4Cl Phản ứng sử dơng ®Ĩ nhËn khÝ amoniac c) Tác dụng với dung dch mui - Dung dịch amoniac có khả làm kết tủa nhiều hiđroxit kim loại tác dụng víi dung dÞch mi cđa chóng ThÝ dơ : Al3+ + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH 4 Khả ăng tạo phức: Dung dịch amoniac có khả hoà tan hiđroxit hay muối tan số kim loại, tạo thành dung dịch phức chất Thí dơ : Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 Ph©n li Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH(xanh thÉm) AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl Ph©n li AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl15 ThuVienDeThi.com TÝnh khö: a) Tác dụng với oxi Khi đốt khí oxi, amoniac cháy với lửa mµu vµng 3 NH3 3O2 2N 6H O Khi ®èt amoniac oxi không khí có mặt chất xúc tác tạo khÝ NO vµ níc 3 2 4NH3 5O2 4NO 6H O : b) Tác dụng với clo NH3 tự bốc cháy tạo lửa có "khói" trắng ( bình chứa khí clo) 2NH3 3Cl2 N 6HCl c) T¸c dơng víi oxit kim lo¹i 3 ỨNG DỤNG to 2NH3 3CuO 3Cu N 3H O - Amoniac sử dụng để sản xuất axit nitric ; loại phân đạm NH4NO3, (NH4)2SO4, urê, ; điều chế hiđrazin N2H4 làm nhiên liệu cho tên lửa Amoniac lỏng dùng làm chất gây lạnh máy lạnh Dung dịch amoniac hoà tan Zn(OH)2 A Zn(OH)2 hiđroxit lưỡng tính B Zn(OH)2 bazơ tan C Zn(OH)2 có khả tạo thành phức chất tan, tương tự C Zn(OH)2 có khả tạo thành Cu(OH)2 phøc chÊt tan, t¬ng tù nh Cu(OH)2 D NH3 hợp chất có cực bazơ yếu HÃy chọn câu Viết phương trình hoá học phản ứng thực Khí A tan nước dung dịch A nên A NH3 Dung dịch A dung dịch amoniac sơ đồ chun ho¸ sau : NH3 + HCl NH4Cl H2O HCl NaOH dung dÞch A B KhÝ A (dd A) HNO3 nung khÝ A C D + H2O NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 + H2O (khÝ A) NH3 + HNO3 NH4NO3 (C) to N2O + 2H2O (khÝ D) NH4NO3 Cho cân hoá học : t o ,xt,p 2NH3 (k); H = -92kJ N2(k) + H2(k) N2(k) + H2(k) € 2NH3(k) ; H = -92 kJ a) Tăng nhiệt độ cân chuyển theo chiều nghịch, Cân chuyển dịch theo chiều (có phản ứng thu nhiệt giải thích) : b) Hoá lỏng amoniac để tách amoniac khỏi hỗn hợp a) tăng nhiệt độ ; phản ứng cân chuyển theo chiều thuận, b) hoá lỏng amoniac để tách amoniac khỏi hỗn giảm nồng độ nH3 phản ứng chuyển dịch theo chiều ngược lại tức làm tăng nồng độ NH3 hợp phản ứng ; c) Giảm thể tích hỗn hợp phản ứng, tức tăng áp c) giảm thể tích hỗn hợp phản ứng suất cho phản ứng phản ứng chuyển theo chiều thuận, tức chiỊu gi¶m sè mol khÝ ( NH3) Cã thĨ phân biệt muối amoni với muối khác cách cho nã t¸c dơng B tho¸t mét chÊt khÝ không màu, xốc, làm với kiềm mạnh, ®ã xanh giÊy quú tÝm Èm A tho¸t mét chất màu lục nhạt B thoát chất khí không màu, xốc, làm xanh giấy quỳ tím ẩm C thoát chất khí màu nâu đỏ, làm xanh giấy quỳ tím ẩm D thoát chất khí không màu, không mùi 16 ThuVienDeThi.com HÃy chọn đáp án 8* Hiện người ta sản xuất amoniac cách chuyển hoá có xúc tác hỗn hợp gồm không khí, nước khí metan (thành phần khí thiên nhiên) Phản ứng điều chế H2 : CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 (1) Ph¶n ứng loại O2 để thu N2: 8* - Số m3 khí O2 N2trong 841,7 m3 không khí là: 21, 03x841, 177, 00951 ; 177 m3 O2 V O2 = 100 78, 02x841, 656, 69434 m3 = 656,7 m3 N2 V N2 = 100 V H2 = 3V N2 = 3x 656,7 = 1970 m3 H2 CH4 + 2O2 CO2+ 2H2O (2) - TÝnh sè m3 CH4 hơI nước để điều chế 1970 m3 H2 Phản ứng tổng hợp NH3 : Theo phản ứng (1): N2 + 3H2 2NH3 CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 1970 1970 Để sản xuất khí amoniac, lÊy 841,7 m3 kh«ng khÝ m3: 1970 (chøa 21,03% O2 ; 78,02% N2 ; lại khí hiếm), cần phải lấy m3 khí metan bao Theo phản ứng (2): số m3 CH4 cần thiết để loại 177m3 + 2O2 CO2 + 2H2O nhiêu m3 nước để có đủ lượng N2 vµ H2 theo O2 lµ: CH4 177 tØ lƯ : vỊ thĨ tÝch dïng cho ph¶n øng tỉng hợp m3 : 177 177 amoniac Giả thiết phản ứng (1) (2) -xảy hoàn toàn thể tích khí đo điều kiện Từ kết ta có: số m3 khí cần có là: 1970 177 V CH4 = + = 492,5 + 88,5 = 581 m3V CH4 1970 V H2O = - 177 = 985 – 117 = 808 m3 H2O 1970 1970 ( Tại sao: - 177= 985 – 117 = 808 m3) V× lượng nước cần (1) m , (2) đà tạo lượng hới 1970 níc lµ 177 m3 Do vËy thĨ tÝch thùc tÕ phải lấy ( - 177) m3 BI 12: AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT O ViÕt c«ng thức electron công thức cấu tạo H O N axit nitric cho biết nguyên tố nitơ có số oxi hoá O Lập phương trình hoá học phản ứng sau : Trong hợp chất HNO3, nguyên tố nitơ có số oxi hoá cao +5 a) Fe + HNO3(đặc,nóng) NO2 + a) Fe + 6HNO3(đặc,nóng) 3NO2 + Fe(NO3)3+3H2O c) Ag + HNO3(đặc) NO2 + c) Ag + 4HNO3(đặc) NO2 + Fe(NO3)3+2H2O b) Fe + HNO3(lo·ng) NO + b) Fe + 2HNO3(lo·ng) NO + AgNO3 + H2O d) P + HNO3(đặc) NO2 + H3PO4 + d) P + 5HNO3(đặc) 5NO2 + H3PO4 + H2O to Sơ đồ phản ứng sau cho thấy rõ vai trò thiên nhiên 2NO N2 +O2 ngêi viƯc chun nit¬ tõ khÝ qun vào đất, 2NO + O2 2NO2 cung cấp nguồn phân đạm cho cối : 4NO2 + 2H2O + O2 4HNO3 X H2O X X Z 2HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2H2O NO NO2 y Ca(NO3)2 t o ,xt,p N2 2NH3 N + H 2 H2 X H2O X X M M NO NO2 y NH4NO3 t o ,xt 4NO + 6H2O HÃy viết phương trình hoá học phản ứng sơ đồ 4NH3 + 5O2 17 ThuVienDeThi.com 2NO + O2 2NO2 4NO2 + 2H2O + O2 4HNO3 HNO3 +NH3 NH4NO3 chuyển hoá Hợp chất sau nitơ không tạo D N2O5 cho HNO3 tác dụng với kim loại ? A NO B NH4NO3 C NO2 D N2O5 HÃy chọn đáp án Tại điều chế axit Khi điều chế HNO3 đặc bốc khói ( HNO3 tinh khiết) phảI sử dụng H2SO4 đặc NaNO3 rắn vì: HNO3 tan nhiều nước tạo thành hỗn hợp đẳng phí nitric bốc khói phải sử (68%HNO3) Nừu dùng dung dịch H2SO4 loÃng dung dịch NaNO3 chưng dụng H2SO4 đặc NaNO3 cất thu dung dịch HNO3 đặc 68% dạng rắn ? Phản ứng HNO3 víi FeO t¹o khÝ NO Tỉng A 22 hệ số phương trình phản ứng oxi ho¸ 3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O khư nµy b»ng : B 20 C 16 D 12 A 22 HÃy chọn đáp án (1) Cho 13,5 gam nhôm tác dụng vừa đủ với 2,2 lít Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (2) dung dịch HNO3, phản ứng tạo muối nhôm 13,5 0,5(mol) hỗn hợp khí gồm NO N2O Tính nồng độ n Al = 27 mol cđa dung dÞch HNO3 BiÕt r»ng tØ khèi cđa Gäi sè mol NO vµ N O sinh lµ x y: theo (1) (2): hỗn hợp khí ®èi víi hi®ro b»ng 19,2 x + y = 0,5 (*) 30x 40y Theo đầu bài: = 19,2x2 (**) xy GiảI ra: x = 0,1 y = 0,15.Theo (1) (2)ta lại có (1) n(HNO3) = n(NO) = x = 0,1 = 0,4 (mol) (2) n(HNO3) = 10.n(N2) =10 y = 10 0,15 = 1,5 (mol) VËy tæng sè mol HNO3 = 0,4 + 1,5 = 1,9 (mol) 1,9 0,86(M) CM (HNO3) = 2, 8.* Đốt cháy hoàn toàn 4,4 g sunfua kim loại có công thức MS (kim loại M có số oxi hoá +2 +3 hợp chất) lượng dư oxi Chất rắn thu sau phản ứng hoà tan lượng vừa đủ dung dịch HNO3 37,8% Nồng độ phần trăm muối dung dịch thu 41,7% a) Xác định công thức sunfua kim loại b) Tính khối lượng dung dịch HNO3 đà dùng Pthh: 4MS +7O2 2M2O3 + 4SO2 (1) x M2O3 + 6HNO3 2M(NO3)3 + 3H2O (2) x 4MS +7O2 +12HNO3 4M(NO3)3 + 4SO2 + 6H2O a) Tõ phtt n(M(NO3)3) = n(MS) n(HNO3) = 3n(MS) 63.3.100.n MS m (dd HNO3 (37,8%) = 500.n MS 37,8 m (dd) = 500 n MS + n MS (2A+48) = n MS (524+A) Kim lo¹i A cã nguyên tử khối là: Theo đầu ta có: n MS (524 A)41, n MS (A 186) suy A = 56 VËy 100 M lµ Fe Công thức muối sunfua FeS 4, b) n FeS 0, 05(mol) Tõ phản ứng ta có: 88 n (HNO3) = 3n FeS = 0,15 (mol) Khối lượng dung dịch HNO3 37,8% cần dùng là: 0,15.63.100 25(g) 37,8 Pthh: ( Giải cụ thể chi tiết) Theo đầu ta tÝnh sè gam chÊt tan sau ph¶n øng 18 ThuVienDeThi.com 4MS +7O2 2M2O3 + 4SO2 (1) x M2O3 + 6HNO3 2M(NO3)3 + 3H2O (2) x 4MS +7O2 +12HNO3 4M(NO3)3 + 4SO2 + 6H2O a) Tõ phtt n(M(NO3)3) = n(MS) n(HNO3) = 3n(MS) Số gam HNO3 tác dụng vừa đủ 4,4 gam MS lµ: 4MS +7O2 + 12HNO3 4M(NO3)3+ 4SO2 +6H2O n MS (524+A) gam dung dịch thu được.: Theo cho 100 gam dd chøa 41,7 gam M(NO3)3 n (524 A)41, VËy n MS (524+A) gam MS tøc 100 n MS (524 A)41, lµ = m M( NO3 )3 = khối lượng muối 100 dung dịch = nM M( NO3 )3 = n MS (A 186) Gi¶i: mol 1mol n MS (524 A)41, n MS (A 186) suy A = 56 Vậy 100 M Fe Công thøc muèi sunfua lµ FeS ( 56+ 32=88) 4, 4, 4x3 mol = 3.n MS VËy sè gam HNO3 4, M 32 M 32 b) n FeS 0, 05(mol) Tõ ph¶n ứng ta có: 88 tương ứng là: 63.3.n MS V× n (HNO3) = 3n(MS)= 3n FeS = 0,15 (mol) - Sè gam dung dÞch HNO3 (37,8%) chøa sè gam Khối lượng dung dịch HNO3 37,8% cần dùng là: HNO3 cần dùng là: 100 gam dd có 37,8 0,15.63.100 25(g) gam HNO3 37,8 63.3.100.n MS 500.n MS 63.3.n MS gam VËy: -37,8 Theo kết tính được: HNO3 Khối lượng dung dịch HNO3 37,8% cần dùng là: Khối lượng dd sau p/ø: = 500 n MS = 500.0,05 = 25 (gam) = m ( ddHNO3 37,8%) + m(M2O3) v× n(M2O3) = 1 n(MS) nªn: m(M2O3) = n MS (2A+48) 2 m(dd)= 500 n MS + n MS (2A+48) = 500 n MS + n MS (A+24) 500 n MS + 24 n MS +A n MS = n MS (524+A) (gam) BÀI 13: LUYỆN TẬP Tính chất nitơ hợp chất nitơ ViÕt c¸c phương trình hoá học để thực dÃy chuyển ho¸ sau : CuO a) NH3 o A t b) NO2 (khÝ) (5) NO H O O t , p, xt t , Pt O , H O to NaOH 2 2 NH3 C D E G H o o (4) NH3 (r¾n) (2) (1) N2 NO (3) (6) (7) (8) HNO3 Cu(NO3)2 (9) CuO (10) Cu Giải: ( Gợi ý) CuO a) NH3 o A t (khÝ) H O O t , p, xt t , Pt O , H O (N2) b) (NO) (NO2) (HNO3) o t ,xt t o (1) N2 + O2 2NO (2) N2 + H2 2NH3 t o ,xt,p to NaOH 2 2 NH3 C D E G o o H (r¾n) ( NaNO3) (NaNO2) (4) 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (5) 2NO + O2 2NO2 (6) 4HNO3 đặc 2H2O + 4NO2 +O2 (7) 2H2O + 4NO2 +O2 4HNO3 19 ThuVienDeThi.com (3) (8) 4HNO3 đặc + Cu Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O t o ,xt,p 2NH3 N2 + H2 to ChÊt khÝ A có mùi xốc, phản ứng với khí clo theo cách khác sau đây, tuỳ theo điều kiện phản ứng a) Trong trường hợp dư khí A xảy ph¶n øng : 8A + 3Cl2 6C chÊt rắn khô chất rắn khô D chất khí b) Trong trường hợp dư khí clo xảy phản øng : 2A + 3Cl2 D + (9) CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O ( hc + H2t0) - MD = 22,4 1,25 = 28 (g/mol) vËy D lµ N2 NÕu A lµ khÝ có mùi xốc, tác dụng với clo dư tạo chất rắn C khí N2 a) 8A + 3Cl2 6C N 6E chÊt khÝ ChÊt r¾n C màu trắng, đốt nóng bị phân huỷ thuận nghịch, biến thành chất A chất E Khối lượng riêng khí D 1,25 g/l (đktc) chất khí Vậy A phải chứa N có mùi xốc A phảI khí NH3 thật 8NH3 + 3Cl2 6NH4Cl + N2 vậy: khí A rắn C khí D Đây tổng hợp phản ứng: 2NH3 + 3Cl2 6HCl + N2 Vì NH3 dư nên NH3 + HCl NH4Cl b) NÕu Cl2 chØ cã ph¶n øng: 2NH3 + 3Cl2 6HCl + N2 vËy E ph¶i lµ HCl: khÝ E KÕt lu©n: A: NH3 C: NH4Cl D: N2 E: HCl HÃy xác định chất A, C, D, E viết phương trình hoá học phản ứng HÃy chọn đáp án trường hợp sau : a) Phản ứng kim loại magie với axit nitric đặc giả thiết tạo đinitơ oxit Tổng hệ số phương trình hoá học A 10; B 18 ; C 24 ; D 20 b) Phản ứng kim loại Cu với axit nitric loÃng giả thiết tạo nitơ monooxit Tổng hệ số phương trình hoá học b»ng A 10 ; a) 4Mg + 10HNO3 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O C 24 b) 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O D 20 B 18 ; C 24 ;D 20 Bằng phương pháp hoá học, hÃy nhận biết dung dịch sau : NH3, (NH4)2SO4, NH4Cl, Na2SO4 Viết phương trình hoá học Trong trình tổng hợp amoniac, áp suất bình phản ứng giảm 10% so với áp suất lúc đầu Biết nhiệt độ bình phản ứng giữ không đổi trước sau phản ứng HÃy xác định thành phần (phần trăm thể tích) hỗn hợp khí thu Gỵi ý: - NH3: dïng giÊy q Èm (chuyển màu xanh) tẩm dd HCl đậm đặc hơ miệng lọ đựng dung dịch (có khói trắng) - Ba dung dịch lại dùng dung dịch Ba(OH)2: Hiện tượng: Tạo khí mùi khai (NH3) có kết tủa trắng dd (NH4)2SO4 Chỉ tạo khÝ mïi khai (NH3) lµ dd NH4Cl ChØ tạo kết tủa trắng Na2SO4 Viết phản ứng hãa häc x¶y ra: Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 2NH2 + BaSO4 + 2H2O Ba(OH)2 + 2NH4Cl 2NH3 + 2H2O + BaCl2 Ba(OH)2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaOH Nếu hỗn hợp đầu lượng nitơ hiđro lấy theo hệ số tỉ lượng Tức thÓ tÝch VN: VH = 1: 1+3 = - Đặt x số mol N2 theo gia phản ứng, thì: N2 + 3H2 2NH3 x 3x 2x Vì áp xuất tỉ lệ thuận với thể tích, nên sau phản ứng: 2x 0,1 x 0, (l) Sau ph¶n øng cã V N2 = 1-x =1- 0,2 = 0,8 (l) 20 ThuVienDeThi.com ... HNO2; P2O3; H3PO3 - Hỵp chất nitơ photpho có số oxi hoá +5: N2O5; HNO3; P2O5; HPO3; Tại hợp + Nitơ có cộng hóa trị tối đa nguyên tử nitơ obitan d trống nên chất nitơ có hoá trangjthais kích thích... hay để lâu ngày II TÍNH CHẤT HĨA HỌC Do liên kết phân tử photpho bền nên điều kiện thường photpho hoạt động hoá học mạnh nitơ, độ âm điện photpho (2,19) nhỏ nitơ (3,04) Photpho trắng hoạt động... hợp Hợp chất nitơ photpho có số oxi hoá 3, +3, +5 chất nitơ - N, P có số oxi hóa -3 hợp chất với hiđro hợp chất với kim loại: NH3; NH4Cl; PH3; Mg3N2; Ca3P2 photpho có số Hợp chất nitơ photpho