lý thuyết HOA VO CO

HOA VO CO

Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 30 Phần II HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT VÔ CƠ Chương 1 CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM VIIA Nhóm Halogen 1. Cấu tạo nguyên tử − Cấu hình electron lớp ngoài cùng của X là ns 2 np 5 . Dễ dàng thực hiện quá trình : X 2 + 2e -> 2X - Thể hiện tính oxi hoá mạnh. − Số oxi hoá: Flo chỉ có số oxi hoá −1, các halogen khác có các số oxi hoá −1, +1, +3, +5 và +7. − Từ F 2 → I 2 : tính oxi hóa giảm, tính khử tăng, độ âm điện giảm. 2. Tính chất vật lý F 2 , Cl 2 là chất khí, Br 2 là chất lỏng, I 2 là chất rắn. Khí flo màu lục nhạt, khí clo màu vàng lục, chất lỏng brom màu đỏ nâu, tinh thể iot màu tím đen. Các halogen đều rất độc. F 2 không tan trong nước vì nó phân hủy nước rất mạnh; Các halogen khác tan tương đối ít trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như: C 6 H 6 , CCl 4 ,…. 3. Tính chất hoá học Tính chất hóa học đặc trưng của các halogen là tính oxi hóa mạnh a. Phản ứng với hiđro: Xảy ra với mức độ khác nhau: H 2 + F 2 -> 2HF phản ứng xảy ra ngay trong bóng tối, ở đk thường, nổ H 2 + Cl 2 -> 2Cl phản ứng xảy ra khi chiếu sáng hoặc có đốt nóng, nổ H 2 + Br 2 -> 2HBr phản ứng xảy ra khi đốt nóng H 2 + I 2 2HI phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao, thuận nghịch b. Phản ứng mạnh với kim loại 2Fe + 3Cl 2 -> 2FeCl 3 Phản ứng tạo thành hợp chất ở đó kim loại có số oxi hoá cao (nếu kim loại có nhiều số oxi hoá như Fe, Sn…) c. Phản ứng với H 2 O: Khi cho halogen tan vào nước thì: − Flo phân huỷ nước: F 2 + H 2 O -> 2HF + 1/2O 2 − Clo tạo thành hỗn hợp 2 axit: Cl 2 + H 2 O HCl + HClO − Brom cho phản ứng tương tự nhưng tan kém clo. − Iot tan rất ít. d. Phản ứng với phi kim khác 2P + 3Cl 2 -> 2PCl 3 2P + 5Cl 2 -> 2PCl 5 Cl 2 , Br 2 , I 2 không phản ứng trực tiếp với oxi. e. Phản ứng với dung dịch kiềm − Clo tác dụng với dung dịch kiềm loãng và nguội tạo thành nước Javen: + NaOH + H 2 O 2 0 Cl → OClNaClNa 11 +− + − Clo tác dụng với dung dịch kiềm đặc và nóng tạo thành muối clorat: + NaOH + H 2 O 2 0 Cl ⎯→⎯ 0 t 3 51 OClNaClNa +− + − Clo tác dụng với vôi tôi tạo thành clorua vôi: + Ca(OH) 2 bột ẩm, huyền phù → + 2H 2 O 2 0 Cl 2 CaOCl Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 31 Nước Javen, clorua vôi là những chất oxi hoá mạnh do Cl + trong phân tử gây ra. Chúng được dùng làm chất tẩy màu, sát trùng. f. Halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi hợp chất: 2Cl 2 + NaBr -> 2NaCl + Br 2 g. Oxi hóa các hợp chất có tính khử: Cl 2 + 2FeCl 2 2FeCl 3 → Br 2 + SO 2 + 2H 2 O → 2HBr + H 2 SO 4 I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 Na 2 S 4 O 6 + 2NaI → 4. Ứng dụng và điều chế clo − Clo được dùng để: + Diệt trùng trong nước sinh hoạt ở các thành phố + Tẩy trắng vải sợi, giấy + Sản xuất nước Javen, clorua vôi, axit HCl + Sản xuất các hoá chất trong công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt… − Trong phòng thí nghiệm, clo được điều chế từ axit HCl: 4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O ⎯→⎯ 0 t 16HCl + 2KMnO 4 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O ⎯→⎯ − Trong công nghiệp: clo được điều chế bằng cách điện phân dung dịch muối clorua kim loại kiềm. Khi đó clo thoát ra ở anôt theo phương trình. 2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Cl 2 ⎯⎯⎯→⎯ mndpdd , 5. Trạng thái tự nhiên Trong lớp vỏ trái đất, clo đứng thứ 11 trong tất cả các nguyên tố hóa học và đứng thứ nhất trong các halogen. Clo tự nhiên tồn tại ở hai dạng đồng vị: (75,77%) và (24,23%). Do hoạt động hóa học mạnh, clo chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối clorua (trong nước biển, mỏ muối, khoáng vật: cacnalit KCl. MgCl 2 .6H 2 O và xinvinit NaCl. KCl). Cl 35 17 Cl 37 17 6. Hợp chất a. Hiđro halogenua_ axit halogenhiđric (HX) − Đều là chất khí, tan nhiều trong H 2 O thành những axit mạnh (trừ HF là axit yếu vì giữa các phân tử có tạo liên kết hiđro), điện li hoàn toàn trong dung dịch: HX + H 2 O -> H 3 O + + X - HCl là chất khí không màu, mùi xốc, nặng hơn không khí (d = 1,26). Trong không khí ẩm nó tạo thành các hạt nhỏ như sương mù. Nồng độ cho phép trong không khí là: 0,005mg/l. − Axit halogenhiđric có đầy đủ các tính chất hóa học đặc trưng của một axit: + Làm đổi màu chất chỉ thị: quỳ tím hóa đỏ + Tác dụng với bazơ và oxit bazơ tạo thành muối và nước HCl + NaOH -> NaCl + H 2 O 2HCl + CuO -> CuCl 2 + H 2 O + Tác dụng với kim loại mạnh (trước H trong dãy điện hóa) giải phóng H 2 2HCl + Zn -> ZnCl 2 + H 2 + Tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới (muối mới phải ít tan hoặc axit mới phải dễ bay hơi): 2HCl + CaCO 3 -> CaCl 2 + CO 2 ↑ + H 2 O • Riêng HF có tính chất đặc biệt: nó có thể tác dụng được với SiO 2 (thủy tinh) 4HF + SiO 2 -> SìF 4 + 2H 2 O 2HF + SìF 4 -> H 2 [SìF 6 ] Do vậy người ta không đựng dung dịch HF trong các lọ thủy tinh mà đựng trong các lọ bằng chất dẻo. Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 32 - Ngoài tính axit, các HX do có chứa X -1 nên chúng còn thể hiện tính khử khi tác dụng với các chất oxi hóa mạnh. Từ HF -> HI tính khử tăng dần Ví dụ: 16HCl + 2KMnO 4 -> 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O − Phần lớn các muối clorua tan nhiều trong H 2 O, trừ một số ít tan như AgCl, PbCl 2 , Hg 2 Cl 2 , Cu 2 Cl 2 ,…Tính tan của các muối bromua và iođua tương tự muối clorua. - Điều chế các HX: + Tổng hợp trực tiếp: H 2 + X 2 -> 2HX + Dùng phương pháp trao đổi ion: NaCl rắn + H 2 SO 4 đặc HCl + NaHSO 4 ⎯→⎯ 0 t − Cách nhận biết ion Cl − (Br − , I − ): Bằng phản ứng tạo muối clorua (bromua…) kết tủa với Ag + (AgNO 3 ) AgNO 3 + NaCl -> NaNO 3 + AgCl ↓ Trắng AgBr kết tủa màu vàng, AgI kết tủa màu vàng đậm b. Axit hipoclorơ (HClO) − Là axit yếu, kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch. − Axit HClO và muối của nó là hipoclorit (như NaClO) đều có tính oxi hoá mạnh vì có chứa Cl + : Cl + + 2e -> Cl -1 c. Axit cloric (HClO 3 ) − Là axit khá mạnh, tan nhiều trong H 2 O, chỉ tồn tại trong dung dịch nồng độ dưới 50%. − Axit HClO 3 và muối clorat (KClO 3 ) có tính oxi hoá mạnh. 15 6 −+ →+ CleCl - Muối clorat là nguyên liệu điều chế Oxi trong phòng thí nghiệm KClO 3 KCl + 3/2O 2 ⎯⎯⎯→⎯ 0 2 , tMnO d. Axit pecloric (HClO 4 ) Là chất lỏng không màu, bốc khói trong không khí, là axit mạnh nhất trong các axit, tan nhiều trong H 2 O, HClO 4 có tính oxi hoá mạnh. Axit pecloric được điều chế bằng phản ứng: 2KClO 4 + H 2 SO 4 → 2HClO 4 + K 2 SO 4 Từ HClO -> HClO 4 tính bền, tính axit tăng và khả năng oxi hóa giảm. Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 33 Chương 2 OXI – LƯU HUỲNH I. Oxi 1. Cấu tạo nguyên tử − Oxi (Z = 8) có cấu hình electron: 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2 2s 2 2p 4 Có 6 e ở lớp ngoài cùng, dễ dàng thu 2e để bão hoà lớp ngoài cùng. Là chất oxi hoá mạnh: O 2 + 4e -> 2O -2 − Ở điều kiện bình thường, oxi tồn tại ở dạng phân tử 2 nguyên tử : O 2 Dạng thù hình khác của oxi là ozon: O 3 − Oxi có 3 đồng vị tồn tại trong tự nhiên: (99,76%); 17 (0,037%); 18 (0,2%) O 16 8 O 8 O 8 2. Tính chất vật lý − Oxi là chất khí không màu, không mùi, hơi nặng hơn không khí (d = 1,1), hoá lỏng ở −183 o C, hoá rắn ở −219 o C, tan ít trong nước, duy trì sự cháy sự sống. Oxi lỏng và rắn có màu xanh da trời. − Ozon là chất khí mùi xốc, màu xanh da trời. 3. Tính chất hoá học: Oxi là chất oxi hóa mạnh, thể hiện qua: − Tác dụng với kim loại: Oxi phản ứng trực tiếp vói hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) để tạo thành oxit Fe + O2 -> Fe3O4 − Đối với phi kim (trừ halogen) oxi tác dụng trực tiếp khi đốt nóng (riêng P trắng tác dụng với O 2 ở t o thường) S + O 2 SO 2 ⎯→⎯ 0 t C + O 2 CO 2 ⎯→⎯ 0 t − Ozon có tính oxi hoá mạnh hơn O 2 , do nó không bền, bị phân huỷ thành oxi tự do. O 3 -> O 2 + O Điều này thể hiện ở phản ứng O 3 đẩy được iot khỏi dung dịch KI (O 2 không có phản ứng này). 2KI + O 3 + H 2 O -> I 2 + O 2 + 2KOH 4. Điều chế − Trong phòng thí nghiệm: nhiệt phân các muối giàu oxi. Ví dụ: 2 01 3 25 0 OClKOClK t +⎯→⎯ −−+ hay 2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ⎯→⎯ 0 t − Trong công nghiệp: hoá lỏng không khí ở nhiệt độ rất thấp (−200 o C), sau đó chưng phân đoạn lấy O 2 (ở −183 o C) 5. Trạng thái tự nhiên: Oxi là nguyên tố phổ biến nhất trên trái đất, chiếm khoảng 20% thể tích không khí, khoảng 50% khối lượng vỏ trái đất, khoảng 60% khối lượng cơ thể người, 89% khối lượng nước. Mỗi người một ngày cần 20 – 30m 3 oxi để thở. ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 34 II. Lưu huỳnh 1. Cấu tạo nguyên tử − Lưu huỳnh (S) ở cùng nhóm VIA với oxi, có cấu hình e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . Lớp e ngoài cùng cũng có 6e, dễ dàng thực hiện quá trình. S + 2e -> S -2 thể hiện tính oxi hoá nhưng yếu hơn oxi. − Ở trạng thái rắn, mỗi phân tử lưu huỳnh gồm 8 nguyên tử (S 8 ) khép kín thành vòng: S S S S S S S S 2. Tính chất vật lý − Lưu huỳnh là chất rắn màu vàng nhạt, không tan trong H 2 O, tan trong một số dung môi hữu cơ như: CCl 4 , C 6 H 6 , rượu…dẫn nhiệt, dẫn điện rất kém. − Lưu huỳnh nóng chảy ở 112,8 o C nó trở nên sẫm và đặc lại, gọi là S dẻo. S rắn -> S lỏng, vàng - > S quánh, nhớt, nâu đỏ -> S sôi ->S hơi -> S bột vàng 119 0 C 187 0 C 445 0 C làm lạnh 3. Tính chất hoá học Lưu huỳnh vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử, thường gặp các mức oxi hóa sau: S -2 , S +4 , S +6 . − Ở t o thường, S hoạt động kém so với oxi. Ở t o cao, S phản ứng được với nhiều phi kim và kim loại. S + O 2 SO 2 (S 0 -> S +4 ) ⎯→⎯ 0 t S + Fe FeS (S 0 -> S -2 ) ⎯→⎯ 0 t S + H 2 H 2 S (S 0 -> S -2 ) ⎯→⎯ 0 t − Hoà tan trong axit oxi hoá: S + 2HNO 3 H 2 SO 4 + 2NO (S 0 -> S +6 ) ⎯→⎯ 0 t S + 2H 2 SO 4 đặc 2H 2 O + 3SO 2 (S 0 -> S +4 ) ⎯→⎯ 0 t * 90% lượng S dùng để sản xuất H 2 SO 4 , 10% còn lại dùng để lưu hóa cao su, sản xuất diêm, chất dẻo ebonit,…. 4. Hợp chất a) Hiđro sunfua (H 2 S − 2 ) − Là chất khí không màu, mùi trứng thối, độc, nặng hơn không khí (d = 1,17), ít tan trong H 2 O. H 2 S hóa lỏng ở -60 0 C và hóa rắn ở - 86 0 C. Dung dịch H 2 S là axit sunfuhiđric. − Có tính khử mạnh, cháy trong O 2 : H 2 S + 3/2O 2 SO 2 + H 2 O ⎯→⎯ 0 t 2H 2 S + SO 2 3S + 2H 2 O ⎯→⎯ 0 t Khi gặp chất oxi hoá mạnh như Cl 2 , S -2 có thể bị oxi hoá đến S +6 : H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O 8HCl + H 2 SO 4 ⎯→⎯ 0 t H 2 S là axit yếu. Khi có mặt oxi và nước, H 2 S có thể phản ứng với một số kim loại như: Ag, Cu: 2H 2 S + 4Ag + O 2 2Ag 2 S + 2H 2 O Vì vậy một số đồ vật bằng bạc, đồng để trong không khí ẩm bị hóa đen. ⎯→⎯ Muối sunfua trung tính (ví dụ ZnS) hầu hết ít tan trong H 2 O. Chỉ có sunfua kim loại kiềm, kiềm thổ tan nhiều. Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 35 − Đ ùng muối chì, kết tủa PbS màu đen sẽ xuất hiệ 2 và axit sunfurơ H 2 SO kh g ùi hắc ông khí (d = 2,2), hóa lỏng ở -10 0 C, độ ể nhận biết H 2 S hoặc muối sunfua (S 2− ) d n. Pb(NO 3 ) 2 + Na 2 S -> PbS ↓ + 2NaNO 3 b) Lưu huỳnh đioxit SO 4 + ôn 3 − SO 2 là chất khí màu, m , nặng hơn kh ( S ) c, tác dụng với H 2 O: SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 HSO 3 - + H + t khử và là một oxit axit. là sunfit (ví dụ Na 2 SO 3 ). rung gian, nên H 2 SO 3 và muối sunfit vừa có tính oxi hoá vừa có tín ng, SO 3 là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, nhiệt độ nóng chảy là 16,8 0 C tan vô hạn trong H O và trong axit H SO và 3 + H 2 O -> H 2 SO 4 H = - 88KJ/mol oả nh u n D ột axit thông thường: ành muối và nước 2 O O 4 l -> FeSO 4 + H 2 ới (muối mới phải ít tan hoặc axit mớ CO -> CaSO 4 + CO + H 2 O g (trừ Au và Pt). i càng mạnh khử S +6 của H SO đặc về hợp chất có số oxi hoá càng thấp (SO 2 , S, H 2 S). Ví d O - SO 2 vừa là chất oxi hóa vừa là chấ SO 2 + 1/2O 2 ⎯→⎯ 0 t SO 3 SO 2 + 2H 2 S ⎯→⎯ 0 t 3S + 2H 2 O SO 2 + NaOH -> NaHSO 3 SO 2 + 2NaOH -> Na 2 SO 3 + H 2 O − H 2 SO 3 là axit yếu (K 1 = 2.10 -2 ), không bền chỉ tồn tại trong dung dịch loãng. Muối của axit sunfurơ Mức oxi hoá +4 là mức t h khử. S +4 – 2e -> S +6 : tính khử S +4 + 4e -> S 0 : tính oxi hóa c) Lưu huỳnh trioxit SO 3 và axit sunfuric (H 2 SO 4 ) − Ở điều kiện thườ , nhiệt độ sôi là 44,7 0 C. SO 3 rất háo nước, 2 2 4 toả nhiều nhiệt. SO Δ − SO 3 không có ứng dụng thực tế, nó là sản phẩm trung gian trong quá trình sản xuất axit H 2 SO 4. − H 2 SO 4 là chất lỏng sánh, tan vô hạn trong nước, H 2 SO 4 đặc hút ẩm rất mạnh và t iề hiệt. − ung dịch H 2 SO 4 loãng có đầy đủ các tính chất hóa học của m + Làm đổi màu chất chỉ thị: quỳ tím hóa đỏ + Tác dụng với bazơ và oxit bazơ tạo th H 2 SO 4 + 2NaOH -> Na 2 SO 4 + 2H 2 O H 2 SO 4 + CuO -> CuSO 4 + H + Tác dụng với kim loại mạnh (trước H trong dãy điện hóa) giải phóng H 2 Fe + H 2 S + Tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit m i phải dễ bay hơi): H 2 SO 4 + Ca 3 − Dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc là chất oxi hoá mạnh, hoà tan được hầu hết các kim loại khi đun nón 2 ↑ Kim loạ 2 4 ụ: 3H 2 SO 4 đ, nóng + 4Na -> 2Na 2 SO 4 + H 2 S + 2H 2 3H 2 SO 4 đ, nóng + 2Mg -> 2MgSO 4 + S + 3H 2 O 2H 2 SO 4 đ, nóng + Cu -> CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Chú ý: Fe và Al bị thụ động hoá trong H 2 SO 4 đặc nguội, do đó có thể dùng thùng băng nhôm hoặc sắt để đựng axit sunfuric đặc nguội. Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 36 − Ngoài những tính , H 2 SO 4 còn có t chất trên ính chất đặc biệt là tính háo nước. Nó có khả nă c củ ều muối hoặc của các hợp chất: SO 4 . 5H 2 O CuSO 4 + 2H 2 O an là : BaSO 4 , PbSO 4 hản ứng tạo thành muối sunfat kết tủa: ắng) − Đ chế được điều chế từ lưu huỳnh và từ quặng pirit Fe : 2 O 3 + 4SO 2 SO uan trọng có giá trị trong thực tế là: ng nghiệp sản xuất xi măng, để đúc tượng, làm bột bó CuS uẩn độ iot (chất chỉ thị là hồ tinh bột). 2Na 2 S 2 O 3 + I 2 -> 2NaI + Na 2 S 4 O 6 hiosunfat còn dùng trong kỹ thuật điện ảnh ng chiếm nướ a nhi kết tinh Cu ⎯⎯⎯→⎯ đSOH 42 Xanh trắng Hoặc: C 12 H 22 O 11 trắng ⎯⎯⎯→⎯ đSOH 42 C đen Một phần C tham gia phản ứng: C + 2H 2 SO 4 -> CO 2 + 2SO 2 − Phần lớn các muối sunfat tan nhiều trong nước. Chỉ có 1 số muối không t , Ag 2 SO 4 và CaSO 4 ít tan. − Cách nhận biết ion SO 4 2- . Bằng p Ba 2+ + SO 4 2- -> BaSO 4 ↓ (tr iều axit H 2 SO 4 . Axit sunfuric chủ yếu S 2 theo các phản ứng 2FeS 2 + 11O 2 ⎯→⎯ 0 t Fe SO 2 + 1/2O 2 3 SO 3 + H 2 O -> H 2 SO 4 ⎯→⎯ 0 t d) Các muối sunfat: Các muối sunfat q CaSO 4 (thạch cao) được dùng trong cô chỗ xương gẫy. MgSO 4 dùng làm thuốc nhuận tràng. Na 2 SO 4 dùng trong công nghiệp thuỷ tinh. O 4 dùng để mạ điện, thuốc trừ nấm… Na 2 S 2 O 3 (natri thiosunfat) dùng trong phép ch T Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 37 Chương 3 NITƠ - PHOTPHO I. 1. u tạo nguyên tử có cấu hình electron 2s 2p , do đó N có số oxi hoá dương trong hợp ch ác, nitơ có số oxi hoá âm. ự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị và với tỷ lệ 272 : 1. Nitơ ch ật lý và hoá rắn ở nhiệt độ thườ ơ rất trơ, không phản ứng với các nguyên tố khác. à khi có chất xúc tác, nitơ phản ứng với nhiều nguyên tố kim loại và a) T ro úc tác, áp s ất cao, N 2 tác dụng với H 2 . Phản ứng phát nhiệt: Nitơ Cấ − Nitơ 1s 2 2 3 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑↓ Do có 3 e độc thân nên nitơ có khả năng tạo ra ba liên kết cộng hoá trị với nguyên tố khác. − Độ âm điện của N là 3, chỉ nhỏ hơn của F và O hất với 2 nguyên tố này. Còn trong các hợp chất k Số oxi hoá của N : −3, 0, +1, +2, +3, +4 và +5. − Nitơ tồn tại bền ở dạng phân tử N 2 (N ≡ N). 14 15 − Nguyên tố nitơ t N 7 N 7 iếm 0,01% khối lượng vỏ Trái Đất. Dạng tồn tại tự do là những phân tử hai nguyên tử. 2. Tính chất v Nitơ là chất khí, không màu, không mùi, không cháy, hoá lỏng ở −195,8 o C −209,9 o C. Nitơ nhẹ hơn không khí (d = 1,2506g/lít ở đktc), hoà tan rất ít trong nước. 3. Tính chất hoá học Vì có liên kết ba nên phân tử N 2 rất bền, chỉ ở nhiệt độ rất cao mới phân li thành nguyên tử. Do vậy ở ng, nit Ở nhiệt độ cao, đặc biệt l phi kim. ác dụng với hiđ uỞ 400 o C, có bột Fe x N 2 + 3H 2 2NH 3 b) T xi ác dụng với o Ở 3000 o C hoặc có tia lửa điện, N 2 tác dụng với O 2 . Phản ứng thu nhiệt: N 2 + O 2 2NO hợp ngay với O 2 của không khí tạo ra NO 2 màu nâu: /2O 2 Ở nhiệt độ thường, NO hoá NO + 1 NO 2 c) Tác dụng với kim loại: Al + 1/2N 2 ⎯→⎯ 0 t AlN (nhôm nitrua) ế và ứng dụng hân đoạn và thu N 2 ở -1 ối amoni. Ví dụ: 4H 2 O c dùng để sản xuấ đạm, tạo môi trường lạnh. 5. a) Amoniac Nitơ không phản ứng trực tiếp với halogen, lưu huỳnh. 4. Điều ch a) Trong công nghiệp : Hoá lỏng không khí, sau đó chưng cất p 96 o C. b) Trong phòng thí nghiệm: Nhiệt phân 1 số mu NH 4 NO 2 ⎯→⎯ 0 t N 2 + 2H 2 O (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 ⎯→⎯ 0 t N 2 +Cr 2 O 3 + t amoniac, axit nitric, phân Nitơ chủ yếu đượ Các hợp chất quan trọng của nitơ. Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 38 Công thức cấu tạo: N H H H Phân tử NH 3 tồn tại trong không gian dưới dạng tứ diện, góc liên kết là 107,8 0 (ba liên kết tạo 3 là phân tử phân cực, ở N còn 1 cặp electron tự do làm cho NH 3 tạo được liên kế h nước có thể hoà tan 700 thể tích NH 3 khí). NH 3 hoá lỏng ở −33,4 o C, hoá rắn + Tí 1,8.10 −3 thành muối amoni: Cl -> NH 4 Cl NH 3 (khí) và HCl (khí) thì tạo thành đám khói trắng - đó là nh có khả năng kết tủa nhiều kim loại mà hiđroxit của chúng không tan: c biệt: NH có thể tạo phức với một số ion kim loại như Ag + , Cu 2+ , Ni 2+ , Hg 2+ , Cd của các kim loại trên thấy kế a vì tạo phức: -> [Zn(NH ) ] 2+ + 2OH - ngọn g: khó l 2NH 3 + 3Cl 2 kk N 2 + 6HCl ố oxit + B 3 có t phân thành N 2 , H 2 ở khoảng 600 0 C – 800 0 C: thành bởi 3 obitan lai hoá sp 3 của N) Liên kết giữa N và 3H là liên kết cộng hoá trị có cực, cặp e dùng chung lệch về phía N. Phân tử NH t hiđro. − Tính chất vật lý: NH 3 là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí, tan nhiều trong H 2 O (ở 20 o C, một thể tíc ở −77,8 o C. − Tính chất hoá học nh bazơ: NH 3 là một bazơ vì có khả năng nhận proton. NH 3 + HOH -> NH 4 + + OH - K bazơ = * NH 3 tác dụng với axit tạo NH 3 + H Dạng ion: NH 3 + H + -> NH 4 + Nếu thực hiện phản ứng giữa ững tinh thể rất nhỏ NH 4 Cl. * Dung dịch NH 3 làm xanh quỳ tím, làm hồng phenolphtalein * Dung dịch NH 3 Ví dụ như: 3NH 3 + 3HOH + AlCl 3 -> 3NH 4 Cl + Al(OH) 3 ↓ + Đặ 3 2+ ,… Vì vậy, khi cho dung dịch NH 3 tác dụng từ từ với dung dịch muối t tủa (hiđroxit hoặc muối bazơ) sau đó kết tủa t n 2NH 3 + 2HOH + ZnCl 2 -> 2NH 4 Cl + Zn(OH) 2 ↓ Zn(OH) 2 + 4NH 3 3 4 + Tính khử: NH 3 cháy trong oxi cho lửa màu vàn 2NH 3 + 3/2O 2 kk ⎯→⎯ 0 t N 2 + 3H 2 O NH 3 cháy trong Cl 2 tạo i trắng NH 4 C ⎯→⎯ 0 t và NH 3 k + HCl k = NH 4 Cl rắn NH 3 khử được một s kim loại: 2NH 3 + 3CuO ⎯→⎯ 0 t 3Cu + N 2 + 3H 2 O ản thân NH hể bị nhiệt 2NH 3 N 2 + 3H 2 + C i dễ b p 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 là bột nở, ở 60 C đã phân huỷ, được dùng trong công nghệ thực ph . ác muối amon ị nhiệt hân: NH 4 Cl NH 3 ↑ + HCl ⎯→⎯ 0 t (NH 4 ) 2 CO 3 ⎯→⎯ 0 t 2NH 3 ↑ + CO 2 ↑ + H 2 O NH 4 HCO o ẩm Hóa học các hợp chất vô cơ Đồng Đức Thiện # " Trường THPT Sơn Động số 3 39 + M t bị n 2 cách: N O 3 N 2 + 1/2O 2 + 2H 2 O Điề ựa trên uối amoni nitra hiệt phân theo NH 4 NO 3 2 O + 2H 2 O ⎯→⎯ 0 t ⎯⎯→⎯ > C 0 200 NH 4 N − Điều chế: u chế NH 3 d phản ứng. N 2 + 3H 2 2NH 3 + Q (tỏa nhiệt) Muốn phản ứng đạt hiệu suất cao cần tiến hành ở áp suất cao (300 − 1000 atm), nhiệt độ vừ có bột sắt làm xúc tác. H 2 lấy từ khí tự nhiên, khí lò cốc hoặc từ sản phẩm của phản ứng giữa cacbon và H 2 3 , các muối amoni (NH 4 Cl, NH 4 NO 3 ), điều chế xôđa… Nitơ tạo vớ hịu, hơi có vị ngọt. N 2 O không tác dụng với oxi. ở 500 o C uỷ thà . a phải (400 o C – 500 0 C) và Khí N 2 lấy từ không khí. Khí O. − Ứng dụng: NH 3 dùng để điều chế axit HNO b) Các oxit của nitơ i oxi 5 loại oxit: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 và N 2 O 5 . Số oxi hoá: +1, +2, +3, +4, và +5. Chỉ có NO và NO 2 điều chế trực tiếp được bằng các phản ứng hóa học. − N 2 O : khí không màu, mùi dễ c bị phân h nh N 2 và O 2 N 2 O N 2 + 1/2O 2 − N ể trong không khí phản ứng với oxi tạo thành NO 2 màu nâu. O: khí không màu, đ NO + 1/2O 2 NO 2 − NO : khí âu, rất đime hoá theo cân bằng. 2 2 NO 2 màu n độc, bị N 2 O 4 Ở điều kiện thường, tồn tại hỗn hợp NO và N O . Tỷ lệ số mol NO : N 2 O 4 phụ thuộc và NO với H 2 O cho hỗn hợp hai axit: + H O -> HNO + HNO 2 và Khi trat và muối nitrit. Các oxi hoá khi tác dụng với chất khử mạnh: Và nh như Cl 2 , Br 2 , O 3 , KMNO 4 … rozyl clorua ) + O xit yếu, kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng. Khi đặc hoặc nóng dễ bị phân huỷ. HN tính oxi hoá vừa có tính khử: 3 ) 2 2 4 2 o nhiệt độ. Trên 100 o C chỉ có NO 2 2 là oxit axit hỗn hợp. Khi tác dụng 2NO 2 2 3 3HNO 2 -> HNO 3 + 2NO + H 2 O tác dụng với kiềm được hỗn hợp gồm muối ni 2NO 2 + 2NaOH -> NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O oxit NO và NO 2 thể hiện tính NO 2 + SO 2 -> NO + SO 3 NO + H 2 S -> 1/2N 2 + S + H 2 O thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hoá mạ NO + 1/2Cl 2 -> NOCl (nit 2NO 2 + O 3 -> N 2 O 5 2 c) Axit nitrơ HNO 2 Là a 3HNO 2 -> HNO 3 + 2NO + H 2 O O 2 và muối nitrit vừa có N +3 + 1e -> N +2 (NO) N +5 -2e -> N +5 (HNO d) Axit nitric HNO 3 . mạnh ở nhiệt độ cao: C o thàn CO (NH 2 ) 2 CO + Nun : + CO aCl 2 + H 2 O + CO ủa CO 2 : hực phẩm, sản xuất xôđa, ure,… , CaCO 3 , … - Muối hiđ i kiềm, kiềm. SiC 1 o CO 2 bay ra. với kiềm: CO 2 + 2NaOH -> Na 2 CO 3 + CO 2 + NaOH -> + Tác dụng với kim loại: CO 2 có thể oxi hoá một loại có tính k CO 2 + 2Mg