Lí thuyết Nitơ (mới bổ sung thêm)

Lớ thuyt húa hc Phn III: Húa vụ c NIT PHOTPHO A Nit I. Cu to phõn t : Cu hỡnh e: 7 N : 1s 2 2s 2 2p 3 Cu to phõn t: N 2 : N MM N : N N do 2 nguyờn t Nit liờn kt vi nhau bng 3 liờn kt khụng cc. Liờn kit ba rt bn vng nờn nhit thng N 2 rt tr v húa hc. II. Tớnh cht vt lớ : L cht khớ khụng mu, khụng mựi, khụng v, khụng duy trỡ s chỏy, s sng. Rt ớt tan trong nc (1 lớt nc ch tan 0,015ml N 2 ) Chim 4/5 th tớch khụng khớ, nh hn khụng khớ. Húa lng 196 0 C, húa rn 210 0 C. III. Tớnh cht húa hc : 1. Tớnh oxi húa (Tỏc dng vi cht kh mnh): a. Vi hiro: b. Vi kim loi hot ng mnh: - nhit thng, nit ch tỏc dng c vi Liti (Li) 2 3 6Li N 2Li N+ (Liti nitrua) - nhit cao, nit ch tỏc dng c vi: Ca, Ma, Al, + 0 t 2 3 2 3Ca N Ca N (Canxi nitrua) + 0 t 2 2A N 2A Nl l (Nhụm nitrua) 2. Tớnh kh (Tỏc dng vi cht oxi húa): 0 t 2 2 N O 2NO ; H 180kJ + = + ơ + 2 2 2NO O 2NO Chỳ ý: Cỏc oxit khỏc ca nit nh: N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 khụng iu ch c trc tip gia oxi v nit. IV. Trng thỏi t nhiờn : Trong t nhiờn, nit tn ti hai dng: Dng t do: nit chim khong 80% th tớch ca khụng khớ. Nit trong t nhiờn l hn hp ca hai ng v: 14 7 N (99,63%) v 15 7 N (0,37%). Dng hp cht: cú trong diờm tiờu (NaNO 3 ), protein, axit nucleic, V. iu ch : 1. Trong cụng nghip: Khụng khớ húa lng (sau khi loi b CO 2 v H 2 O) Chửng phaõn ủoaùn 196 0 C N 2 183 0 C O 2 2. Trong phũng thớ nghim: a. Nhit phõn mui: 0 t 4 2 2 2 NH NO N 2H O + (Phng phỏp tinh khit nht) 0 350 500 C 4 3 2 2 2 2NH NO 2N O 4H O + + Gv: Trn Quc Ngha Trang 1 2 Moõ hỡnh phaõn tửỷ N 0 2 3 200 300atm 400 550 C xt: boọt Fe Al O 2 2 3 N H 2NH ; H 92kJ + + = Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ 0 t 4 2 2 7 2 2 7 2 (NH ) Cr O N Cr O 4H O→ ↑ + + b. Oxi hóa NH 3 : 0 t 3 2 2 2 4NH 3O 2N 6H O+ → ↑ + 0 t 3 2 2 2NH 3C N 6HC+ → ↑ +l l 0 t 3 2 2 2NH 3CuO N 3Cu 3H O+ → ↑ + + 0 t 3 2 2 2NH N 3H → ↑ + ¬  c. Khử oxit của nitơ: 0 350 500 C 2 2 2 2N O 4N O − → ↑ + 2 2 2 2 N O H N H O+ → ↑ + 2 3 2 2 3N O 2NH 4N 3H O+ → ↑ + 2 2 2 2NO 2H S N 2S 2H O+ → ↑ + ↓ + d. Phương pháp khác: 0 t 4 2 2 2 NH C NaNO N NaC 2H O+ → ↑ + +l l 0 t 4 3 2 2 2 2NH C 2KNO 2N O 2KC 4H O+ → ↑ + + +l l 0 t 3 2 2 2 2KNO 3C S N K S 3CO (75%) (15%) (10%) + + → ↑ + + (Thuoác noå ñen) 0 t 3 2 2 2 3 6KNO 10Fe 3N 3K O 5Fe O+ → ↑ + + 0 t 4 2 2 2NH C 3CuO N 3Cu 2HC 3H O+ → ↑ + + +l l VI. Ứng dụng : • Trong công nghiệp, dùng để tổng hợp amoniac, từ đó sản xuất phân đạm, axit nitric, … • Trong luyện kim, thực phẫm, điện tử, … nitơ được dùng làm môi trường trơ. • Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác. B – Các hợp chất của nitơ: I. Amoniac : NH 3 1. Cấu tạo : 2. Tính chất vật lí : • Chất khí không màu, mùi khai, sốc, dễ hóa lỏng (− 33,6 0 C), dễ hóa rắn(− 77,8 0 C), nhẹ hơn không khí nên có thể thu khí NH 3 bằng cách đây không khí. • Khí NH 3 tan rất nhiều trong nước nhờ liên kết hiđro với nước (ở 2 0 C, 1 lít nước hòa tan được khoảng 800 líl NH 3 ) • Tan trong nước tạo thành dung dịch amoniac. Dung dịch amoniac đâm đặc có nồng độ 25% và D = 0,91g/ml. • Dung dịch amoniac là một bazơ yếu có mùi khai, làm quì tím hóa xanh, phenolphtalein hóa hồng. • Dung dịch dẫn được điện nhưng rất yếu vì trong dung dịch có 0,4% lượng ion 4 NH + , OH − 3. Tính chất hóa học : Gv: Trần Quốc Nghĩa Trang 2 − −H N H H N có: Số oxi hóa : −3 Hóa trị : 3 H H H N 0 107 0,102nm N H H H Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ a. Tính bazơ: Do trên nitơ còn một cặp điện tử tự do dễ dàng kết hợp với ion H + tạo ion 4 NH + thể hiện tính bazơ. • Tác dụng với H 2 O: 3 2 4 NH H O NH OH + − → + + ¬  • Tác dụng với axit: HCl đặc + NH 3 → NH 4 Cl (Khói trắng) H 2 SO 4 + 2NH 3 → (NH 4 ) 2 SO 4 (Phân đạm 1 lá) HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3 (Phân đạm 2 lá) CO 2 + H 2 O + NH 3 → NH 4 HCO 3 (Bột nở) CO 2 + H 2 O + NH 3 → (NH 4 ) 2 CO 3 CO 2 + NH 3(lỏng) → (NH 2 ) 2 CO + H 2 O (Đạm Ure) • Tác dụng với dung dịch muối: Al 3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 + 3 4 NH + Chú ý: Al(OH) 3 không tan trong dung dịch NH 3 . b. Khả năng tạo phức chất: Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan oxit, hiđroxit hay muối ít tan của một số kim loại tạo thành các dung dịch phức chất. Cu + + 2NH 3 → [Cu(NH 3 ) 2 ] + Ag + + 2NH 3 → [Ag(NH 3 ) 2 ] + Cu 2+ + 4NH 3 → [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ Zn 2+ + 4NH 3 → [Zn(NH 3 ) 4 ] + Phản ứng xảy ra được là do các phân tử NH 3 kết hợp với các ion: Zn 2+ , Ag + , Cu + , … bằng các liên kết cho nhận giữa cặp electron chưa sử dụng của nguyên tử nitơ với obitan trống của ion kim loại. c. Tính khử • Nhiệt phân: 0 t 3 2 2 2NH N 3H → ↑ + ¬  • Tác dụng với oxi: - Khi đốt không có xúc tác, NH 3 cháy với ngọn lửa màu vàng: 4NH 3 + 3O 2 0 t → 2N 2 + 6H 2 O - Khi đốt không có xúc tác là Pt, ở 850 0 C – 900 0 C : 4NH 3 + 5O 2 0 t xt → 4NO + 6H 2 O • Tác dụng với Cl 2 , Br 2 : Dẫn khí NH 3 vào bình chứa khí clo, NH 3 tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có khói trắng: 2NH 3 + 3Cl 2 → N 2 + 6HCl 6NH 3 + 6HCl → 6NH 4 Cl 8NH 3 + 3Cl 2 → N 2 + 6NH 4 Cl (khói trắng) (hiện tượng thăng hoa) • Tác dụng với một số chất oxi hóa khác: 2NH 3 + 3CuO 0 t → N 2 + Cu + 3H 2 O 2NH 3 + 3NaClO 0 t → N 2 + 3NaCl + 3H 2 O 2NH 3 + 3N 2 O 0 t → 4N 2 + 3H 2 O 4. Ứng dụng : • Amoniac được sử dụng để sản xuất axit nitric, các loại phân đạm như ure ((NH 4 ) 2 CO), NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 , …; điều chế hiđrazin (N 2 H 4 ) làm nhiên liệu cho tên lửa. Gv: Trần Quốc Nghĩa Trang 3 Lớ thuyt húa hc Phn III: Húa vụ c Amoniac lng c dựng lm cht gõy lnh trong mỏy lnh. 5. iu ch : a. Trong phũng thớ nghim: Mui amoni tỏc dng vi kim: 4 NH + + OH 0 t NH 3 + H 2 O Thy phõn mui nitrua: Ca 3 N 2 + 6H 2 O 3Ca(OH) 2 + 2NH 3 AlN + 3H 2 O Al(OH) 3 + NH 3 T nguyờn t lng tớnh: 4Zn + KNO 3 + 7KOH 4K 2 ZnO 2 + NH 3 + 2H 2 O 2Zn + 2NaNO 3 + 2KOH + 2H 2 O K 2 ZnO 2 + Na 2 ZnO 2 + 2NH 3 8Al + 3KNO 3 + 5KOH + 2H 2 O 8KAlO 2 + 3NH 3 8Al + 3KNO 3 + 5NaOH + 2H 2 O 3KAlO 2 + 5NaAlO 2 + 3NH 3 b. Trong cụng nghip: 0 2 3 2 450 500 C 200 300atm 2 2 3 Fe, Al O , K O N 3H 2NH ; H 92kJ + = ơ iu kin: H nhit , tng ỏp sut. Nhit khụng c quỏ thp vỡ phn ng s xy ra chm. p sut khụng c cao quỏ vỡ ũi hi thit b cng knh, phỳc tp v lm cho khớ thoỏt ra khi thnh bỡnh. Chu trỡnh thc hin trong thỏp tng hp kớn. (H% = 20 25%) II. Mui amoni 1. Tớnh cht vt lớ : Mui amoni l hp cht tinh th ion, phõn t gm cation 4 NH + v anion gc axit. Tt c cỏc mui amoni u tan trong nc v khi tan in li hon ton thnh ion. Ion amoni khụng mu. 2. Tớnh cht húa hc : a. S thy phõn: NH 4 + H 2 O ơ NH 3 + H 3 O + b. Phn ng trao i ion: Tỏc dng vi dung dch kim: 4 NH + + OH NH 3 + H 2 O (NH 4 ) 2 SO 4 + NaOH 0 t NH 3 + H 2 O Phn ng ny dựng nhn bit ion + 4 NH Tỏc dng vi dung dch axit: (NH 4 ) 2 CO 3 + 2HCl 0 t 2NH 4 Cl + CO 2 + H 2 O Tỏc dng vi dung dch mui: (NH 4 ) 2 S + 2CuSO 4 0 t CuS + (NH 4 ) 2 SO 4 c. Phn ng nhit phõn: Mui amoni to bi axit khụng cú tớnh oxi húa: - Khi un núng b phõn tớch thnh NH 3 v axit. NH 4 Cl (r) 0 t NH 3 (k) + HCl (k) ming ng gp nhit thp hn, 2 khớ ny kt hp vi nhau to NH4Cl mu trng bỏm lờn thnh ng. Hin tng ny gi l mui thng hoa. Gv: Trn Quc Ngha Trang 4 4 Moõ hỡnh phaõn tửỷ muoỏi NH Cl Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ - Phân hủy chậm ngay ở nhiệt độ thường: (NH 4 ) 2 CO 3 0 t → NH 3 ↑ + 2H 2 O NH 4 NO 3 0 t → NH 3 ↑ + CO 2 ↑ + H 2 O • Muối amoni tạo bởi axit có tính oxi hóa: NH 4 NO 2 0 t → N 2 + 2H 2 O NH 4 NO 3 0 t → N 2 O + 2H 2 O 2(NH 4 ) 2 SO 4 0 t → 4NH 3 + 2SO 2 + O 2 + 2H 2 O III. Các oxit của nitơ 1. Đinitơ Oxit (N 2 O): a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí : - Khí không màu, có mùi, gây ù tai, bất tỉnh. - n N 2 O : n KK = 1 : 4 sẽ gây mê. c. Tính chất hóa học : • Tính oxi hóa: N 2 O 0 500 C → N 2 + O 2 N 2 O + H 2 0 t → N 2 + H 2 O N 2 O + 2NH 3 0 t → 4N 2 + 3H 2 O • Tính khử: N 2 O + O 2 0 t → 4NO N 2 O + O 3 0 t → 2NO + O 2 N 2 O + SO 3 0 t → 2NO + SO 3 d. Điều chế : NH 4 NO 2 0 t → N 2 O + 2H 2 O NO + SO 2 0 t → N 2 O + SO 2 2. Nitơ Oxit (NO): a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa học : d. Điều chế : 3. Nitơ đioxit (NO 2 ) a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa học : d. Điều chế : 4. Đinitơ trioxit (N 2 O 3 ) a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa học : Gv: Trần Quốc Nghĩa Trang 5 N có: Số oxi hóa : + 1 Hóa trị : 3 N N O →: N N O≡ Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ d. Điều chế : 5. Đinitơ pentaoxit (N 2 O 5 ) a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa học : d. Điều chế : IV.Axit nitric 1. Cấu tạo : 2. Tính chất vật lí: 3. Tính chất hóa học : 4. Điều chế : V. Muối nitrat 1. Tính chất vật lí: 2. Tính chất hóa học : 3. Nhận biết : 4. Ứng dụng : 5. Điều chế : Gv: Trần Quốc Nghĩa Trang 6 . 2 2. Nitơ Oxit (NO): a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa học : d. Điều chế : 3. Nitơ đioxit (NO 2 ) a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c 3 N N O →: N N O≡ Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ d. Điều chế : 5. Đinitơ pentaoxit (N 2 O 5 ) a. Cấu tạo : b. Tính chất vật lí: c. Tính chất hóa