Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Nitơ và hợp chất của nitơ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Nitơ và hợp chất của nitơ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Nitơ và hợp chất của nitơ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Nitơ và hợp chất của nitơ. Tóm tắt lý thuyết Hóa học 11: Nitơ và hợp chất của nitơ.
Trang 1Chương 2: NITƠ -PHỐT PHO
Bài 7: NITƠ
I Đặc điểm cấu tạo
- Công thức phân tử: N2
* Nhận xét:
+ Trong phân tử N2 có liên kết 3 bền vững ở nhiệt độ thường N2 tương đối trơ về mặt hoá học
+ Song ở nhiệt độ cao N2 trở nên hoạt động hơn đặc biệt khi có xúc tác (vì liên kết ba bị phá vỡ)
* Trạng thái số oxh của nitơ : -3 , 0 , +1 , +2 , +3 , +4 , +5
N H , N , N O, N O, N O , N O , N O , H N O
II Tính chất vật lí
- Nitơ là chất khí không màu, không duy trì sự cháy, không duy trì sự sống
- Ít tan trong nước, nhẹ hơn không khí một ít , chiếm 78,16% thể tích kk
- Nitơ hoá lỏng ở -1960 C hóa rắn ở -2100C
III Tính chất hoá học: Vừa là chất khử vừa là chất oxi hoá
1 Tác dụng với kim loại muối nitrua :
3Ca + N2
0
t C
Ca3N2 ( Caxi nitrua )
3Mg + N2
0
t C
Mg3N2
* Chú ý : Nitrua bị thủy phân hoàn toàn trong nước
Mg3N2 + 6 H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2 Tác dụng với H 2 : Nitơ bị khử theo phương trình:
N2 + 3H2
0
450 C
xt Fe
2NH3 (amoniac) Nitơ đóng vai trò là chất oxi hoá 0
2
N + 6e 2N-3
3 Tác dụng với oxi ( N2 bị oxi hoá )
N2 + O2
0
3000 C
2 2
NO [ Nitơ (II) oxit , gọi tát là nito oxit ]
* Chú ý:
+ Nitơ đóng vai trò là chất khử:
+ Ngay ở nhiệt độ thường NO hoá hợp với O2 tạo thành khí NO2 (màu nâu đỏ)
2NO + O2 2NO2 (Nitơ IV oxit), (nitơ peoxit) Khí không màu khí nâu đỏ
IV Điều chế
1 Trong phòng thí nghiệm
a Nhiệt phân: NH4NO2 (amoni nitrat) Đun nóng dung dịch NH4NO2 bão hoà
Trang 2NH4NO2 t N2 + H2O
b Nhiệt phân muối NH4NO3 (amoni nitrat)
NH4NO3 250 C0 N2 + 12O2 + 2H2O
c Nhiệt phân muối (NH4 )2Cr2O7
(NH4 )2Cr2O7 t0 N2 + Cr2O3 + 4 H2O
2 Trong công nghiệp: Chưng cất, phân loại không khí
(Dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các khí N2 và O2 trong không khí)
Sơ đồ:
Không khí 0 200 C 0
hãa láng
t không khí lỏng 0 C
mµng dÉn -190 N2 thoát ra ( N2 hóa lỏng ở - 1960C )
O2 lỏng (t0 -1830C)
Bài 8: AMONIAC - MUỐI AMONI
A AMONIAC
I Cấu tạo phân tử amoniac
* Công thức electron
H : N : H
N
H
* Nhận xét:
+ Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp tam giác , góc liên kết 107,30
+ Nitơ ở trạng thái lai hóa sp3 , trên nguyên tử nitơ còn 1 cặp e tự do nên có khả năng liên kết cho nhận với ion H+
+ Liên kết N và H là liên kết cộng hoá trị có cực , cặp e bị phân cực mạnh về phía N
+ Số oxh của N trong phân tử amoniac là -3
II Tính chất vật lí
* Amoniac là khí không màu , có mùi khai nhẹ hơn không khí vì vậy thu NH3 bằng phương pháp úp ngược bình
* Amoniac là chất khí tan tốt trong nước (ở 200C môt lít nước hoà tan được 800 lít NH3) vì dung môi nước NH3 đều là những phân tử phân cực vì NH3 tạo được liên kết H với H2O
III Tính chất hoá học: Tính bazơ yếu ( pư kết hợp ) và tính khử
1) Tính bazơ : NH3 là 1 bazơ vì nguyên tử N còn một cặp e chưa dùng đến nên có khả năng nhường cặp e cho proton H+ để tạo liên kết phối trí tức là có khả năng nhận H+ nên có tính bazơ (theo Bronsrted)
a) Làm quì tím chuyển màu xanh , phenol phtalein chuyển màu hồng
Trang 3b) Tác dụng với a xit ( oxit axit )
VD:NH3 + HCl NH4Cl (có khói trắng do tạo raNH4Cl ở dạng tinh thể nhỏ màu
khóitrắng )
NH3 + HNO3 NH4NO3 (amoni nitrat)
NH3 + H2SO4 1:1 (NH4)2SO4 (amoni hiđro sunfat)
2NH3 + H2SO4 2:1 (NH4)2SO4 (amoni sunfat)
NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3
Chú ý : Khi NH3 tác dụng với HNO3 còn có hướng pư khác là pư oxh - kh
c) Tác dụng với muối :
3NH3 + AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4Cl
6NH3 + 6H2O + Fe2(SO4)3 2Fe(OH)3 + 3(NH4)2SO4
Chú ý : 1-Tác dụng với một số cation kim loại tạo thành ion phức
Ag+ + 2NH3 [ Ag(NH3)2] +
Cu 2+ + 4NH3 [ Cu(NH3)4] 2+
Zn2+ + 4NH3 [ Zn(NH3)4] 2+
2- Kim loại có obitan d còn trống coa khả năng tạo phức với NH3
3-Do sự tạo phức chất nên các chất kết tủa như AgCl , Cu(OH)2 , Zn(OH)2 tan được trong dd
NH3
AgCl + 2NH3 [ Ag(NH3)2]Cl
Cu(OH)2 + 4NH3 [ Cu(NH3)4] (OH)2
4- Nếu thêm lượng a xit vào dung dịch phức trên thì lại tạo kết tủa :
[ Cu(NH3)4] (OH)2 + 4H+
4NH4+ + Cu(OH)2
2) Tác dụng với chất oxi hoá mạnh
a Tác dụng với oxi
VD1: Khi đốt NH3 cháy với ngọn lủa vàng tươi theo phản ứng:
4NH3 + 3O2 t 0
2N2 + 6H2O VD2: Nếu đốt NH3 bằng oxi khi có xúc tác là Pt thì có phản ứng:
4NH3 + 5O2 850 Cxt Pt0 4NO + 6H2O
b Tác dụng với clo (phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường)
2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl
Phản ứng trên xảy ra có hiện tượng khói trắng do HCl tạo ra tác dụng lại với NH3 ban đầu tạo muối NH4Cl dạng tinh thể màu trắng
c Với oxit kim loại kém hoạt động ( Là oxit kim loại có tính oxh mạnh )
3Cu + N2 + 3H2O đen đỏ
d Với CO 2 tạo đạm ure.
2NH3 + CO2
0
t cao pcao
(NH2)2CO + H2O
(Đạm ure)
Trang 4Chú ý: Đạm ure dễ tan trong nước do có phản ứng:
(NH2)2CO + H2O (NH4)2CO3 (muối tan)
3 Phản ứng thuỷ phân
2NH3
0
N2 + 3H2
4 Phản ứng thế kim loại : Khi cho NH3 qua Na nung nóng tạo muối amiđua
NH3 + Na t 0
NaNH2 + H2
Chú ý : Natri amiđua là tinh thể không màu khi gặp nước bị thủy phân
NaNH2 + H2 NaOH + NH3
IV Điều chế:
1) Trong phòng thí nghiệm:
* Cho muối amoni tác dụng với dung dịch bazơ : NH4+ + OH- t 0
NH3 + H2O VD: NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 + H2O
NH4NO3 + Ba(OH)2 Ba(NO3)2 + NH3 + H2O
(NH4)2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2NH3 + 2H2O
(NH4)2CO3 + 2NaOH Na2CO3 + 2NH3 + 2H2O
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
(NH4)2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2NH3 + 2H2O
* Thủy phân muối ni trua
2AlN + 3H2O Al(OH)3 + 2NH3
2) Trong công nghiệp
N2 + =3H2 0
xt t
2NH3 t0 = 5000C, 300 atm, xt Al2O3 + K2O + Fe)
B MUỐI AMONI ( NH4+)
I Nhận xét
- Muối amoni là muối tạo ra sau phản ứng giữa amoniac và axit
- Phần lớn muối amoni ở dạng tinh thể ,không màu , dễ tan trong nước
II Tính chất hoá học
1 Phản ứng thủy phân tạo môi trường axit :
NH4 + H2O NH3 + H3O+
2 Phản ứng trao đổi ion
a) Tác dụng với dung dịch kiềm :
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
b) Tác dụng với dung dịchmuối :
NH4Cl + AgNO3 NH4NO3+ + AgCl
c) Tác dụng với dung dịch axit :
(NH4)2CO3 + HCl NH4Cl + CO2 + H2O
* Chú ý: Tất cả muối amoni khi tác dụng với dung dịch bazơ đều giải phóng khí NH3 theo phản ứng: NH4+ + OH- NH3 + H2O
3 Phản ứng nhiệt phân :
Trang 5a) Nhiệt phân muối amoni có gốc axit dễ bay hơi và bền thì pư thuận nghịch :
NH4Cl NH3 + HCl
b) Nhiệt phân muối amoni có gốc axit không bay hơi hay không bền thì pư xảy ra theo 1 chiều
(NH4)2CO3
0
t
2NH3 + CO2 + H2O
NH4HCO3
0
t
NH3 + CO2 + H2O (NH4)3PO4
0
t
3NH3 + H3PO4
(NH4 )2 SO4
0
t
2NH3 + H2SO4
c) Nhiệt phân muối amoni có gốc axit có tính o xihóa thì a xit mới sinh ra sẽ oxh NH 3 vốn
có tính khử
NH4NO2
0
t
N2+ 2H2O ( Giải thích: NH4NO2 NH3 + HNO2 và NH3 + HNO2 N2 +
H2O )
N2O + 2H2O
2NH4NO3
0
350 C
2N2 + O2 + 2H2O
(NH4 )2Cr2O7
0
t
Cr2O3 + N2 + 4H2O 3NH4 HSO4
0
t
NH3 + N2 + 3SO2 + 6H2O
Chú ý : muối amoni clorua được ứng dụng làm sạch lớp oxit trên bề mặt kim loại
2NH4Cl + 3CuO t 0
3Cu + N2 + 2HCl + H2O 8NH4Cl + Fe3O4 FeCl2 + 2FeCl3 + 8NH3 + 4H2O
III Điều chế : Từ amoniac và axit tương ứng NH3 + HCl NH4Cl
Trang 6Bài 9: AXIT NITRIC - MUỐI NITRAT
A AXIT NITRIC
I Đặc điểm cấu tạo
* Công thức phân tử: HNO3 (M = 63 g/ml)
* Công thức electron: H
H : O : N : : O
O
O
* Công thức cấu tạo: H - O - N
O
* Số o xh của N là + 5 ( cao nhất ) , cộng hóa trị của N là +4
II Tính chất vật lí :
* HNO3 là chất lỏng không màu , bốc khối mạnh trong không khí ẩm , D = 1,53g/ml , sôi ở
860C
* HNO3 tinh khiết kém bền , ở đk thường có ánh sáng bị phân hủy một phần giảI phóng khí
NO2 , khí này tan trong dung dịch a xit làm cho dd có màu vàng
* HNO3 tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào , trong PTN thường có axit nồng độ 68%( D = 1,40g/ml)
III Tính chất hoá học: Nhận xét: Axit HNO3 là axit mạnh và là axit có tính oxi hoá mạnh
do N 5 + (trong HNO3) gây ra và là chất kém bền
1 Bị phân hủy chậm : 4HNO3 as
4NO2 + O2 + 2H2O
2 Tính axit mạnh:
* Có đầy đủ tính chất của axit thông thường
VD: NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O
Mg(OH)2 + 2HNO3 Mg(NO3)2 + 2H2O
Fe(OH)3 + 3HNO3 Fe(NO3)3 + 3H2O
MgO + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2O
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O
CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + H2O + CO2
3 Tính oxi hoá mạnh: do N 5+ (trong HNO3)
a Tác dụng với kim loại:Axit HNO3 tác dụng hầu hết với các kim loại trừ Au, Pt tạo muối kim loại có hoá trị cao nhất và các sản phẩm khử khác nhau tuỳ theo nồng độ của axit và độ mạnh của kim loại
TQ1: M(hoá trị n) tác dụng với dung dịch HNO3 loãng
M
K lµ lim lo¹iFe M(NO3)n + NH4NO3 + H2O
M Sau
lµ lim lo¹iFe M(NO3)n + NO + H2O
không màu VD: 3Cu + 9HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
3Cu + 8H+ + 2NO3- 2Cu2+ + 2NO + 4H2O
Trang 7VD: Cu + 4HNO3 đ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Cu + 4H+ + 2NO3- Cu2+ + 2NO + 2H2O
*Chú ý :
1 Ngoài tính oxi hoá mạnh HNO3 còn là môi trường cho phản ứng
2 Với axit HNO3 đặc nguội không phản ứng với Al , Fe và Cr Trường hợp này người ta nói
Al, Fe và Cr thụ động hoá bởi HNO3 đặc nguội
3 HNO3 thật loãng ,nhiệt độ thấp tác dụng với Fe cho muối sắt (II)
4Fe + 10HNO3 4Fe(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Fe + 2HNO3 Fe(NO3)2 + H2
4 Khi cho sắt dư tác dụng với HNO3 :
Fe + 4HNO3l Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Fe + 2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2
5 Khi trộn HNO3đ với HClđ theo tỉ lệ 1: 3 ta được nước cường toan , nước này có tính oxh rất mạnh có thể hòa tan được kim loại Au , Pt
3Pt + 4 HNO3đ + 12 HClđ 3PtCl4 + 4NO + 8H2O
Giải thích : Tính o xh mạnh của nước cường toan là do tạo thành clo mới sinh( Clo mới sinh
có tính oxh rất mạnh ) trong quá trình pư :
HNO3 + 3 HCl 2Cl + 2H2O + NOCl
NOCl NO + Cl
b Tác dụng với phi kim
VD: S + HNO3 l H2SO4 + NO + H2O
S + HNO3 đ H2SO4 + NO2 + H2O
P + HNO3 l + H2O H3PO4 + NO
c Tác dụng với hợp chất ( chứa nguyên tố có hoá trị trung gian )
Axit HNO3 oxi hoá nguyên tố có hoá trị trung gian trong hợp chất nên mức oxi hoá cao nhất
VD: Fe(OH)2 + HNO3l 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O
3Fe(NO3)2 + 4HNO3 l 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
FeCO3 + 4 HNO3 đ Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O
8Fe3O4 + 74HNO3l 24Fe(NO3)3 + N2O + 36H2O
VD: 3H2S + 2HNO3 3S + 2NO + 4H2O
3Fe S + 12HNO3 Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + 9NO + 6H2O
IV Điều chế axit HNO 3
1 Trong phòng thí nghiệm
2NaNO3 + H2SO4 đ Na2SO4 + 2HNO3
Tinh thể
2 Trong công nghiệp: Từ amoniac
NO 2
4NH3 + 5O2
0
850 C Pt
2NO + O2 2NO2
4NO2 + 2O2 + H2O 4HNO3
(Chú ý: 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO)
B MUỐI NITRAT
M(NO3)n với M là kim loại hoá trị n hay M là NH4
Trang 8I Khái niệm và tính tan
* KN: Muối nitrat là muối tạo bởi cation kim loại hay ion amoni và anion nitrat
* Tất cả các muối nitrat đều tan
II Tính chất hoá học của muối nitrat
1 Phản ứng trao đổi ion
VD: Mg(NO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaNO3
Ba(NO3)2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaNO3
AgNO3 + HCl AgCl + HNO3
2 Phản ứng nhiệt phân muối nitrat M(NO 3 ) n (M là kim loại hoá trị n)
a) M là kim loại trước Mg( như K, Na , Ca , Ba )
TQ: M(NO3)n
0
t
M(NO2)n + n
2O2 Muối nitrit
2NaNO2 + O2
Ba(NO3)2 t0
Ba(NO2)2 + O2
b) M là kim loại từ Mg Cu
TQ: 4M(NO3)n t0
2M2On + 2nNO2 + nO2
VD: 2Mg(NO3)2 t0
2MgO + 4NO2 + O2
Cu(NO3 )2 t0
CuO + NO2 + O2
4Al(NO3)3 t0
2Al2O3 + 12NO + 3 O2
Chú ý: với muối Fe(NO3)2:
2x 2Fe(NO3)2
0
t
2FeO + 4NO2 + O2
4FeO + 1
2O2 2Fe2O3 Phương trình tổng: 2Fe(NO3)2 Fe2O3 + 4NO2 + 1 2
O
c M là kim loại sau Cu ( Kim loại quí )
TQ: 2M(NO3)n 2M + 2nNO2 + O2
VD: 2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2
3 Phản ứng oxihóa - khử :
a) ở mt trung tính muối nit rat không có tính oxihóa
b) ở mt axit ion nitrat có tính oxihóa mạnh
c) ở mt bazơ ion nitrat cũng có thể oxihóa được mọt số kim loại hoạt động có hiđ roxit lưỡng tính như Al , Zn …
8Al 3 NO 5OH 2H O3 2 8AlO 3NH 2 3
Chú ý :
Trang 91- ở trạng thái khan , ở nhiệt độ cao muối nit rat có tính oxh mạnh ( có thể oxh C , S , P …) KNO3 được dùng để chế tạo thuốc nổ đen ( là hỗn hợp 75%KNO3 + 15%C + 10%S )
2KNO3 + 3C + S K2S + N2 + 3CO2
2- Nhận biết muối nitrat : Dựa vào đặc điểm gốc NO3 có tính o xh mạnh trong mt H
TN1: Nhận gốc NO3- trong dung dịch NaNO3
Cho 1 mảnh Cu vào dung dịch NaNO3, sau đó nhỏ thêm dung dịch H2SO4 đ thì trong dung dịch có hiện tượng:
- Dung dịch có màu xanh lam
- Có khí không màu hóa nâu trong không khí
3Cu + 4H2SO4 + 2NaNO3 3CuSO4 + 2NO + Na2SO4 + 4H2O
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
Trang 10Bài Thêm MỘT SỐ HỢP CHẤT KHÁC CỦA NITƠ
A.OXIT CỦA NITƠ
I Đinitơ oxit ( Nitơ protô xit N2O )
1 Cấu tạo và tc vật lí :
* Cấu tạo : N N O
* Tính chất vật lí :
+ Là chất khí không màu , mùi dễ chịu , có vị ngọt
+ Khi cho bệnh nhân thở N2O thì bớt cảm giác đau và hưng phấn hện thần kinh , nên gọi khí này là khí cười hay khí vui
2.Tính chất hóa học :
* Bị phân hủy bởi nhiệt và có tính oxh
* Không tác dụng với H2O , kiềm , a xit
2N2O 500 C 0
2N2 + O2
3N2O + 2NH3 t C 0
4N2 + 3H2O
3 Điều chế :
* NH4NO3 t C 0
N2O + 2H2O
* 4Mg + 10HNO3 loãng 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
II Nitơ oxit ( NO )
1 Tính chất vật lí : Là khí không màu , ít tan trong nước , t0s = -151,70C
2.Tính chất hóa học :
* Là oxit không tạo muối ( không tác dụng với axit , bazơ )
* Vừa có tính khử , vừa có tính oxh
a) Tính khử :
2NO + O2 2NO2
2NO + Cl2 2NOCl ( Ni tro zyl clorua )
10NO + 6KMnO4 + 9H2SO4 10HNO3 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 4H2O
b) Tính oxihóa :
2NO + 2H2S 2S + N2 + 2H2O
2NO + SO2 SO3 + N2O
3 Điều chế :
* Trong PTN : 3Cu + 8HNO3loãng 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3FeCl2 + KNO3 + 4HCl 3FeCl3 + KCl + NO + 2H2O
* Trong công nghiệp : 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
N2 + O2 2000 C 0
III Nitơ đioxit ( NO2 )
1 Tính chất vật lí :
Trang 11+ là khí màu nâu , mùi xốc , rất độc
+ Khi làm lạnh NO2 hóa lỏng , màu đỏ nhạt dần , sau đó kết tinh thành tinh thể không màu ở
-11,20C
Khi đun nóng màu đỏ nâu thẫm lên , sự thay đổi màu là do sự chuyển dịch cân bắng
NO2 N2O4 ( đi me hóa )
nâu không màu
2.Tính chất hóa học : Là oxit axit và vừa có tính khử , vừa có tính oxi hóa
a) Là oxit axit :
2NO2 + H2O HNO2 + HNO3
2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
Chú ý : HNO2 là chất kém bền : 3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O do đó thực tế NO2
td với nước theo pư sau : 3NO2 + H2O NO + 2HNO3
b) Tính khử và tính oxihóa :
* Tính khử : 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
2NO2 + O3 N2O5 + O2
5NO2 + KMnO4 + H2O 2HNO3 + KNO3 + Mn(NO3)2
* Tính oxihóa : NO2 có tính oxihóa rất mạnh
2NO2 + 2C t C 0
2CO2 + N2
NO2 + SO2 t C 0
SO3 + NO
3 Điều chế :
* Trong PTN : Cu + 4HNO3đặc Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
* Trong công nghiệp : 4NH3 + 5O2 850 C,Pt 0
4NO + 6H2O 2NO + O2 2NO2
IV ĐiNitơ trioxit ( N2O3 còn gọi là anhiđrit nitrơ )
1 Tính chất vật lí : Là chất lỏng màu xanh thẫm , bị phân hủy thành NO và NO2 ở ngay đk thường
2.Tính chất hóa học :
* Bị phân hủy ở đk thường : N2O3 NO + NO2
* Là oxit axit : N2O3 + H2O 2HNO2
N2O3 + 2NaOH 2NaNO2 ( natri nitrit )
V ĐiNitơ penta oxit ( N2O5 còn gọi là anhiđrit nitric )
1 Tính chất vật lí : Là tinh thể màu trắng , ở nhiệt độ thường bị phân hủy
2.Tính chất hóa học : Là oxit axit và có tính oxh mạnh
* Bị phân hủy : 2N2O5 4NO2 + O2