CHUYÊN đề 5 NHÓM NITƠ

Chun đề NHĨM NITƠ A LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I KHÁI QUÁT VỀ NHÓM NITƠ Vị trí nhóm nitơ bảng tuần hồn Nhóm nitơ gồm nguyên tố: nitơ (N), photpho (P), asen (As), atimon (Sb) bitmut (Bi) Chúng thuộc nguyên tố p Tính chất chung nguyên tố nhóm nitơ a) Cấu hình electron ngun tử Lớp ngồi nguyên tử ns2 np3 (có electron) • Ở trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố nhóm nitơ có electron độc thân, số hợp chất chúng có hố trị ba • Đối với nguyên tử nguyên tố P, As, Sb Bi trạng thái kích thích, electron cặp electron phân lớp ns chuyển sang obitan d trống phân lớp nd Như vậy, trạng thái kích thích nguyên tử nguyên tố có electron độc thân nên có hố trị năm hợp chất b) Sự biến đổi tính chất đơn chất • Sự biến đổi tính oxi hố - khử Trong hợp chất, nguyên tổ nhóm nitơ có số oxi hố cao +5 Ngồi ra, chúng cịn có số oxi hố 13 13 Riêng ngun tử nitơ cịn có thêm số oxi hố +1, +2, + Do khả giảm tăng số oxi hoá phản ứng hoá học, nên nguyên tử ngun tố nhóm nitơ thể tính oxi hố tính khử Khả oxi hố giảm dần từ nitơ đến bitmut, phù hợp với chiều giảm độ âm điện nguyên tử nguyên tố nhóm • Tính kim loại - phi kim Đi tử nitơ đến bitmut, tỉnh phi kim nguyên tố giảm dần, đồng thời tính kim loại tăng dân Nitơ, photpho phi kim Asen thể tính phi kim trội tính kim loại, Antimon thể tính kim loại tỉnh phi kim mức độ gần nhau, cịn bitmut tính kim loại trội tính phi kim c) Sự biến đổi tính chất hợp chất • lợp với hidro Tất nguyên tố nhóm nitơ tạo hợp chất khỉ với hiđro (hiđrua), có cơng thức chung RH3 Độ bền nhiệt hiđrua giảm dần từ NH đến Billy Dung dịch chúng khơng có tính axit • Oxit hiđroxit Từ nitơ đến bitmut, tính axit oxit hidroxit tương ứng giảm dần đồng thời tỉnh bazơ chúng tăng dần Độ bền hợp chất với số oxi hố +3 tăng cịn độ bền hợp chất với số oxi hoá +5 nói chung giảm Các oxit nitơ photpho với số oxi hoá +5 (N 2O, P2O) oxit axit, hidroxit chúng axit (HNO3, HPO4) Trong oxit với số oxi hố +3 As 2O3 oxit lưỡng tính, tính axit Trang trội tính bazơ, Sb2O3 oxit lưỡng tính, tính bazơ trội tính axit, cịn Bi 2O3, oxit bazơ, tan dễ dàng dung dịch axit không tan dung dịch kiềm II NITƠ Cấu tạo phân tử Ngun tử nitơ có cấu hình electron: 1s 2s 2p3 , phân lớp ngồi có electron độc thân Hai nguyên tử nitơ liên kết với ba liên kết cộng hóa trị khơng có cực, tạo thành phần tử N2 Công thức electron Công thức cấu tạo Công thức phân tử :N::N: :N=N: N2 15 14 Nguyên tố nitơ tự nhiên hỗn hợp hai đồng vị N (99,63%) N (0,37%) Tính chất vật lí Ở điều kiện thường, nitơ chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, nhẹ khơng khí, hóa lỏng - 196°C, hóa rắn - 210°C, tan nước, (ở nhiệt độ thường, lít nước hịa tan 0,015 lít khí nitơ) Nitơ khơng trì cháy hơ hấp Tinh chất hóa học • Vi có liên kết bạn với lượng liên kết lớn (EN=N = 946 kJ/mol) nên phân tử nitơ bền, nhiệt độ cao phân li thành nguyên tử Do vậy, nhiệt độ thường, nitơ trơ mặt hóa học, nhiệt độ cao, nitơ trở nên hoạt động tác dụng với nhiều chất • Tuỳ thuộc vào chất phản ứng mà nitơ thể tính oxi hố hay tỉnh khử Tuy nhiên, tính oxi hố trội tính khử a) Tính oxi hóa • Tác dụng với hidro Ở nhiệt độ cao (trên 400°C), áp suất cao có chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hidro tạo khí amoniac t p  → 2NH N + 3H ¬ ∆H = −92kJ  xt • Tác dụng với kim loại Ở nhiệt độ thường, nitơ tác dụng với liti 6Li + N → 2Li N liti nitrua Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với số kim loại Ca, Mg, Al, ° 600 C 3Mg + N  → Mg N magie nitrua t 2Al + N  → 2AlN nhôm nitrua Các nitrua kim loại tinh thể ion, bị thủy phân hồn tồn giải phóng NH AlN + 3H O → Al(OH), ↓ + NH Mg N + 6H O → 3Mg(OH) ↓ +2NH b) Tính khử Ở nhiệt độ cao khoảng 3000°C (hoặc nhiệt độ lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi tạo khí NO t0  → 2NO N + O2 ¬  ∆H = +180kJ Khí NO khơng màu kết hợp với oxi khơng khí tạo nitơ đioxit (NO2) màu nâu 2NO + O → 2NO Trang Các oxit khác nitơ N 2O, N 2O3 , N 2O không điều chế từ phản ứng trực tiếp nitơ oxi Điều chế a) Trong phịng thí nghiệm t NaNO + NH 4Cl  → NaCl + N ↑ +2H O t NH NO  → N + 2H 2O b) Trong cơng nghiệp Trong cơng nghiệp người ta hóa lỏng khơng khí sau tách N khỏi O2 phương pháp chưng cất phân đoạn III AMONIAC Cấu tạo phân tử Công thức electron Công thức cấu tạo Cơng thức phân tử NH3 Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp, với ngun tử nitơ đỉnh, đáy tam giác mà định ba nguyên tử hidro Ba liên kết N-H liên kết có cực, cặp electron chung lệch phía nguyên tử nitơ Do đó, NH3 phân tử có cực · Góc HNH = 107°, độ dài liên kết N - H khoảng 0,102 nm Tính chất vật lí • NH chất khí khơng màu, mùi khai sốc, nhẹ khơng khí nên thu NH phương pháp đầy khơng khí • Khi NH3 tan nhiều nước (0 20°C, lít H2O hịa tan 800 lít khí NH3) • Dung dịch NH3 đậm đặc thường có nồng độ 25% Tính chất hóa học a) Tính bazơ yếu - Tác dụng với nước + Khi tan nước, phần nhỏ phân tử NH3 kết hợp với ion H+ nước, tạo thành ion amoni NH NH + H O € NH 4+ + OH − Hằng số phân li NH nước 25oC  NH +4  OH −  Kb = = 1,8.10−5 [ NH3 ] Như vậy, dung dịch NH3 có tính bazơ yếu Dung dịch NH3 làm phenolphtalein từ không màu chuyển sang màu hồng, quỳ tím chuyển sang màu xanh - Tác dụng với axit NH3 phản ứng với axit cho muối amoni NH + H + → NH +4 NH (k) + HCl(k) → NH Cl( r ) (dùng để nhận biết khí NH3 ) (khói trắng) 2NH + H 2SO → ( NH ) SO (Amoni sunfat: đạm lá) NH + HNO3 → NH NO3 (Amoni nitrat: đạm lá) NH + CO + H O → NH HCO3 (Amoni hidrocacbonat) - Tác dụng với dung dịch muối Dung dịch NH3 có khả kết tủa nhiều hiđroxit kim loại tác dụng với dung dịch muối chúng Trang Al3+ + 3NH + 3H 2O → Al(OH)3 ↓ +3NH +4 Fe3+ + 3NH + 3H 2O → Fe(OH)3 ↓ +3NH 4+ b) Khả tạo phức Dung dịch NH3 có khả hịa tan hiđroxit hay muối tan số kim loại g, Cu, Zn, Co, Cd, Hg, Ni tạo thành dung dịch phức chất 2+ Cu(OH) + 4NH → Cu ( NH )  + 2OH + AgCl + 2NH →  Ag ( NH )  + Cl − 2+ Zn(OH) + 4NH →  Zn ( NH )  + 2OH − 3+ Co(OH)3 + 6NH → Co ( NH )  + 3OH − 2+ Cd(OH) + 4NH → Cd ( NH )  + 2OH − 2+ Hg(OH) + 4NH →  Hg ( NII )  + 2OH 2+ Ni(OH) + 6NH →  Ni ( NH )  + 2OH − Sự hình thành ion phức phân tử NH 3, nitơ cịn cặp electron khơng liên kết nên dễ tạo liên kết cho - nhân với obitan trống ion kim loại c) Tính khử ∆H = −1, 27.103 kJ 4NH + 3O t → 2N + 6H 2O t 4NH + 5O  → 4NO + 6H 2O Pt ∆H = −907kJ t 2NH + 3CuO  → 3Cu + 3H 2O + N t 2NH + Fe 2O3  → 2Fe + 3H 2O ′ N2 t 2NH + 3PbO  → 3Pb + 3H 2O + N Dẫn khí NH3 vào bình chứa khí clo, NH3 tự bốc cháy tạo lửa có "khói" trắng 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCI "Khói" trắng hạt NH4Cl sinh khí NH3 vừa tạo thành hóa hợp với NH3 HCl(k) + NH (k) → NH Cl(r) Để loại bỏ khí clo phịng thí nghiệm, người ta dùng khí NH3 d) Phản ứng - Trong phân tử NH3 thay 1, nguyên tử H kim loại kiềm: 300° C NH + Na  → NaNH + H 2 natri amiđua NH + 2Na t  → Na NH + H natri imidua t0 NH + 3Na  → Na N + H 2 natri nitrua - Ở nhiệt độ cao, nhiều kim loại tạo muối nitrua với amoniac t0 Al + NH  → AlN + H 2 Điều chế Trang a) Trong phịng thí nghiệm - Đun nhẹ dung dịch NH đặc 25% - Cho dung dịch kiểm tác dụng với muối amoni: t Ca(OH) + 2NH 4Cl  → CaCl + 2NH ↑ +2H 2O - Thủy phân muối nitrua: AlN + 3H O t  → Al(OH)3 ↓ + NH ↑ Để làm khô khỉ NHỊ, người ta cho khí NH3 có lẫn nước qua bình đựng vơi sống (CaO) b) Trong cơng nghiệp Tổng hợp từ N2 H2 theo phản ứng: xt ,t  → 2NH (k) N (k) + 3H (k) ¬   p Nhiệt độ: 450 - 500°C Áp suất: 200 - 300 atm Chất xúc tác: Fe trộn thêm Al2O3, K2O, + IV MUỐI AMONI, NH Tính chất vật lí + Muối amoni tinh thể ion, gồm cation amoni ( NH ) anion gốc axit Tất muối amoni đểu dễ tan nước tan điện li hồn tồn thành ion Tính chất hóa học a) Tác dụng với dung dịch kiềm + + Theo thuyết Bron-Stet ion NH có vai trò axit (K NH (ở 25°C)=10-9,24) NH −4 + OH − → NH + H 2O NH Cl + NaOH → NH + NaCl + H 2O ( NH ) SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 ↓ +2NH + 2H 2O Ngồi muối amoni cịn tác dụng với dung dịch axit muối khác ( NH ) CO3 + 2HCl → 2NH 4Cl + CO ↑ +H 2O ( NH ) S + CuSC4 → ( NH ) SO4 + CuS ↓ b) Phản ứng nhiệt phân Nếu muối amoni chứa gốc axit khơng có tính oxi hóa ⇒ amoniac axit t NH Cl  → NH3 ↑ + HCl ↑ t → 2NH ↑ + H 2SO ( NH ) SO4  t → NH HCO3 + NH ↑ ( NH ) CO3  0 t NH HCO3  → NH3 ↑ +CO ↑ + H O Nếu muối amoni có chứa gốc axit có tính oxi hóa: Xảy phản ứng oxi hóa - khử t NH NO3  → N O + 2H O t NH NO  → N + 2H 2O t → N + Cr2O3 + 4H O ( NH ) Cr2O7  V AXIT NITRIC Cấu tạo phân tử Công thức electron Công thức cấu tạo Công thức phân tử Trang Nguyên tử N phân tử HNO3 trạng thái lai hóa sp2 có số oxi hóa + (số oxi hóa tối đa N) Tính chất vật lí • Axit nitric tinh khiết chất lỏng khơng màu, bốc khói mạnh khơng khí ấm, D =1,53 g/ml, t = 86°C • Axit HNO3 tinh khiết vị trạng thái lai hóa sp số oxi hóa +5 N không đặc trưng Ngay nhiệt độ thường có ánh sáng bị phân hủy phân theo phương trình: 4HNO3 → 4NO + O + 2H 2O • NO2 tan vào dung dịch axit làm cho dung dịch có màu vàng • HNO3 tan vơ hạn nước Trong phịng thí nghiệm thường có loại axit đặc nồng độ 68%, D = 1,40 gam/ml a) Tính axit HNO3 axit mạnh, dung dịch lỗng phân li hồn tồn HNO3 → H + + NO3− Dung dịch HNO3 làm quỳ tím hóa đó, tác dụng với oxit bazơ, bazơ muối axit yếu tạo muối nitrat Fe(OH)3 + 3HNO3 → Fe ( NO3 ) + 3H O Na CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + CO ↑ + H 2O CuO + 2HNO3 → Cu ( NO3 ) + H O Fe O3 + 6HNO3 → 2Fe ( NO3 ) + 3H O b) Tính axi hóa HNO3 chất oxi hóa mạnh, axit đặc, tính oxi hóa mạnh Tùy thuộc vào nồng độ axit chất chất khử mà HNO bị khử đến số sản phẩm khác nitơ (NO 2, NO, N2O, N2, NH4NO3) Các thể cực chuẩn E0 đổi với nửa phản ứng sau có giá trị dương lớn NO3− + 4H + + 3e → NO + 2H 2O E = +0,96V NO3− + 2H + + e → NO + H 2O E = +0,8V • Tác dụng với kim loại M + 2mHNO3 (đặc) → M ( NO3 ) m + mNO ↑ + mH O (trừ Au, Pt)  N2  NO  + H 2O M + HNO3 (loãng) → M ( NO3 ) m +   N2O  NH NO3 (trừ Au, Pt) Ví dụ: Mg + 4HNO3 đặc → Mg ( NO3 ) + 2NO2 ↑ +2H O 5Mg + 12HNO3 loãng → 5Mg ( NO3 ) + N ↑ +6H 2O 4Mg + 10HNO3 (rất loãng) → 4Mg ( NO3 ) + NH NO3 + 3H 2O t → Fe ( NO3 ) + 3NO ↑ +3H O Fe + 6HNO3 đặc  Trang Fe + 4HNO3 loãng → Fe ( NO3 ) + NO ↑ +2H 2O Chú ý: (1) m hóa trị cao M (2) Một số kim loại Al, Fe, Cr, bị thụ động hóa HNO3 đặc, nguội (3) Hỗn hợp HNO3 đặc HCl đặc theo tỉ lệ thể tích 1:3 gọi nước cường toan, có tính oxi hóa mạnh hịa tan Au Pt Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 + NO ↑ +2H O 3Pt + 4HNO3 + 12HCl → 3PtCl + 4NO ↑ +8H 2O • Tác dụng với phi kim Khi đun nóng, HNOh oxi hóa nhiều phi kim C, P, S, Khi đó, phi kim bị oxi hóa đến mức cao nhất, HNO3 bị khử đến NO2 NO tùy theo nồng độ axit, S + 6HNO3 (đặc) → H 2SO + 6NO ↑ +2H 2O C + 4HNO3 (đặc) → CO ↑ +4NO ↑ +2H O P + 5HNO3(đặc) → H3 PO + 5NO ↑ + H O 3I2 + 10HNO3 (lỗng) → 6HIO3 + 10NO ↑ +2H O • Tác dụng với hợp chất có tính khử 3FeO + 10HNO3 (loãng) → 3Fe ( NO3 ) + NO ↑ +5H O Fe(OH)2 + $HNO3 (đặc) → Fe ( NO3 ) + NO ↑ +3H O FeS FeS  S −1 ,S−2 CuS Cu S   CuFeS    HNO3 → SO 42−      2 FeS + 6HNO3 (loãng) → Fe ( NO3 ) + H 2SO4 + 3NO ↑ +2H O Điều chế a) Trong phịng thí nghiệm t NaNO3 (r) + H 2SO (đặc)  → HNO3 + NaHSO b) Trong công nghiệp HNO3 sản xuất từ NH3 Q trình sản xuất gồm giai đoạn: • Oxi hóa NH3 oxi khơng thành NO nhiệt độ 850 / 900°C, có mặt xúc tác platin: t 4NH + 5O  → 4NO + 6H 2O Pt • Oxi hóa NO thành NO2: 2NO + O → 2NO • Chuyển NO2 thành HNO3: Trang 4NO + O + 2H 2O → 4HNO3 3NO + H O → 2HNO3 + NO VI MUỐI NITRAT Sự thủy phân + Muối nitrat kim loại kiềm, kiềm thổ không bị thủy phân Muối nitrat kim loại khác NH bị thủy phân tạo môi trường axit: Cu ( NO3 ) + 2H 2O € [Cu(OH)]+ + H 3O + + 2NO 3− [Cu(OH)]+ + 2H 2O € Cu(OH) ↓ + H 3O + (rất it) Phản ứng trao đổi với dung dịch bazơ, dung dịch axit, dung dịch muối Mg ( NO3 ) + 2NaOH → Mg(OH) ↓ +2NaNO3 Na 2SO + Pb ( NO3 ) → PbSO ↓ +2NaNO Ba ( NO3 ) + H 2SO → BaSO ↓ +2HNO3 Phản ứng oxi hóa (trong mơi trường axit kiềm) 3Cu + 2NaNO3 + 8HCl → 3CuCl + 2NO ↑ +4H 2O + 2NaCl Zn + NaNO3 + 7NaOH → 4Na ZnO + NH ↑ +2H 2O (Al, Be) Phản ứng nhiệt phân • M: K → Ca: t 2M ( NO3 ) n  → 2M ( NO ) n + nO Ví dụ: t0 KNO3  → KNO + O 2 NaNO3 t → NaNO + O2 Nung Ba(NO3)2 Ca(NO3)2 ban đầu tạo muối nitrit giải phóng O2 t Ba ( NO3 )  → Ca ( NO ) 2+ O Ca ( NO3 ) t → Ca ( NO ) + O Chỉ nung thật mạnh hai muối tạo BaO, CaO oxit nitơ • M: Mg → Cu: n t0 2M ( NO3 ) n  → M O n + 2nNO + O 2 Ví dụ: 2Mg ( NO3 ) t → 2MgO + 4NO + O 2Cu ( NO3 ) t → 2CuO + 4NO + O • M: Sau Cu: n t0 M ( NO3 ) n  → M + nNO + O 2 Ví dụ: t 2AgNO3  → 2Ag + 2NO + O Trang t Hg ( NO3 )  → Hg + 2NO + O Chú ý: - Nhiệt phân muối Fe(NO3)2 tạo Fe2O3 t 4Fe ( NO3 )  → 2Fe 2O3 + 8NO + O - Nhiệt phân hỗn hợp muối nitrat kim loại oxi sinh tác dụng với kim loại tạo oxit Thí dụ : Nhiệt phân hỗn hợp NaNO3 + Cu t 2NaNO3  → 2NaNO2 + O2 O2 sinh phản ứng với Cu tạo CuO t 2Cu + O  → 2CuO Nhận biết ion nitrat − − Trong mơi trường trung tính, ion NO3 khơng có tính oxi hố Khi có mặt H + NO3 có tính oxi hố − − mạnh HNO3 Vì để nhận ion NO3 người ta đun nóng nhẹ dung dịch chứa NO3 với đồng kim loại H2SO4 loãng 3Cu + 2NO3− + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2O màu xanh không màu 2NO + O → 2NO nâu đỏ Phản ứng tạo dung dịch màu xanh khỉ màu nâu đỏ VII PHOTPHO Tính chất vật lí Đơn chất photpho tồn số dạng thù hình, quan trọng photpho đỏ photpho trắng a) Photpho trắng • Photpho trắng chất rắn suốt, màu trắng vàng nhạt, trơng giống sáp, có cấu trúc mạng tinh thể phân tử: Ở nút mạng phân tử hình tử diện P Các phần tử P4 liên kết với lực Vandervan tương đối yếu Do đỏ photpho trắng tương đối mềm (có thể cắt dễ dàng dao), tnc thấp (44,1°C), dễ bay (có thể bay nhiệt độ thường), tỉ khối d = 1,82 • Photpho trắng bốc cháy khơng khí nhiệt độ 40 0C, phát quang màu lục nhạt bóng tối nhiệt độ thường Khi đun nóng đến nhiệt độ 250°C khơng có khơng khí, photpho trắng chuyển dần thành photpho dạng bền • Photpho trắng khơng tan nước, tan nhiều dung môi hữu benzen, ete, cacbondisunfua, , độc, gây bỏng nặng rơi vào da Mơ hình phần từ P4 b) Photpho đỏ • Photpho đỏ chất bột màu đỏ có cấu trúc polime nên khó nóng chảy khó | bay photpho trăng Trang Cấu trúc polime photpho đỏ • Photpho đỏ khơng tan dung môi thông thường, dễ hút ẩm chảy rữa, bên khơng khí nhiệt độ thường khơng phát quang bóng tối Khi đun nóng khơng có khơng khí, photpho chuyển thành hơi, làm lạnh ngưng tụ lại thành photpho trắng Khác với photpho trắng, photpho không độc Tính chất hóa học • Liên kết hóa trị P - P photpho yếu liên kết N=N phân tử nitơ ⇒ Photpho hoạt động mạnh nitơ • Phopho đỏ hoạt động hóa học photpho trắng liên kết P-P photpho trăng yêu photpho đỏ • Khi tham gia phản ứng hố học, số oxi hố photphọ tăng từ đến +3 +5, giảm từ đến -3, nên photpho thể tính khử tính oxi hố a) Tính oxi hố Photpho thể tính oxi hố tác dụng với số kim loại hoạt động, tạo photphua kim loại 3Ca + 2P → Ca 3P2 canxi photphua Ca 3P2 + 6H O → 3Ca(OH) + 2PH photphin Vì photpho thực tế không phản ứng với hiđro nên phản ứng dùng để điều chế photphin b) Tính khử Photpho thể tính khử tác dụng với phi kim hoạt động oxi, halogen, lưu huỳnh, với chất oxi hoá mạnh khác 4P + 3O2 (thiếu) → 2P2O3 4P + 5O2 (dư) →2P2O5 2P + 3Cl2 (thiếu) →2PCl3 2P + 5Cl2 (dư) → 2PCl5 2P + 3S → P2S3 3P + 5HNO3 +2H O → 3H 3PO + 5NO t 6P + 5KCIO3  → 3P2O5 + 5KCl Trạng thái tự nhiên - Điều chế a) Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên không gặp photpho dạng hoạt động mặt hố học Phần lớn photpho vỏ Trái Đất dạng muoi photphoric Hai khống vật photpho apatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 photphorit Ca3(PO4)2 b) Điều chế photpho Trong công nghiệp, photpho sản xuất cách nung quặng photphorit, cát than cốc 1200°C lò điện Ca ( PO ) + 3SiO + 5C → 3CaSiO + 2P + 5CO Hơi photpho bay ngưng tụ làm lạnh, thu photpho trắng dạng rắn VIII HỢP CHẤT CỦA PHOTPHO Trang 10 − Từ cho biết ion NO bên mơi trường nào? b) Viết phương trình phản ứng cho NO2 tác dụng với CO, SO2, O3, H2O2 10 Có dung dịch (A) (B) Dung dịch A chứa MgCl 0,01M; dung dịch (B) chứa MgCl 0,01M NH4Cl 0,010M Người ta thêm NH3 vào dung dịch đến nồng độ 0,01M, Hỏi Mg(OH) có kết tủa khơng? Nhận xét? Biết Kb NH3 1,8.10-5 KS Mg(OH)2 10-10,9 Hằng số tạo phức hidroxo ( η ) Mg2+ 10-12,8 11 Axit photphoric quan trọng sản xuất phân bón Ngồi ra, axit photphoric muối khác có số ứng dụng xử lí kim loại, cơng nghệ thực phẩm, chất tẩy giặt kem đánh a) Trị số pK ba nấc phân li axit photphoric 25°C bằng: pK a1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,35 Viết công thức bazơ liên hợp ion đihidrophotphat xác định trị số pKb b) Lượng nhỏ axit photphoric dùng nhiều để tạo vị chua, chát nhiều loại nước giải khát loại coca bia Một loại nước Coca có khối lượng riêng g/ml chứa 0,05% axit photphoric theo khối lượng Hãy xác định pH nước Coca Giả thiết tính axit nước coca axit photphoric c) Axit photphoric dùng phân bón nơng nghiệp Thêm axit photphoric 10 -3 M vào huyền phù đất nước thấy pH = Hãy xác định nồng độ phần tất tiểu phân photphat khác có dung dịch Giả thiết khơng có thành phần đất tương tác với tiểu phân photphat d) Kẽm chất dinh dưỡng vi lượng thiết yếu cho tăng trưởng Cây hấp thụ kẽm dạng tan nước Trong loại nước đất có pH = 7, người ta thấy kẽm photphat nguồn 3− cung cấp kẽm photphat Hãy tính nồng độ ion Zn 2+ PO dung dịch Tích số tan kẽm photphat 10-35,42 12 Các hợp chất chứa N ứng dụng rộng rãi công nghiệp, ví dụ loại phân bón hóa học, thuốc nổ Tinh thể không màu hợp chất A (chứa 6,67%H, theo khối lượng) đun nóng khơng có khơng khí nổ cho chất B C, hai dạng khí điều kiện thường dùng làm nguyên liệu quan trọng sản xuất loại phân bón có chứa N Vài tinh thể A dem hòa tan HCl đặc Ngâm kim loại D dung dịch để khử vết oxi khí khác nhau, kim loại D dễ dàng hịa tan cho khí B Đổ hỗn hợp phản ứng vừa chuẩn bị vào ancol etylic khan nóng với lượng dư tạo nên kết tủa chậm tinh thể đỏ hình kim E (chứa 47,33% Cl theo khối lượng) Đề tỉnh ngồi khơng khí chuyển thành bột màu xanh có dạng tinh thể F (chửa 37,28% chất D 41,60% Cl theo khối lượng) a) Hãy tìm hợp chất từ A → F viết phương trình phản ứng nêu Biết A có nguyên tử phân tử b) Đề xuất phương pháp điều chế A từ dung dịch NH3 HNO3 13 Cho từ từ khí CO qua ống chứa 6,4 gam CuO đun nóng Khi khỏi ống hấp thụ hoàn toàn 150ml dung dịch nước vôi nồng độ 0,1M thấy tách gam kết tủa trắng, đun sôi phân nước lọc lại thấy có vận dục Chất rắn cịn lại ống cho vào 500ml dung dịch HNO 0,32M thấy thoát V1 lít khí NO Nếu thêm 760ml dung dịch HCl 1,333M vào dung dịch sau phản ứng lại thêm V2 lít khí NO Nếu tiếp tục thêm 24 gam Mg thấy V lít hỗn hợp khí N2 H2, lọc dung dịch cuối thu chất rắn X a) Viết phương trình phản ứng tính V1, V2, V3 (đktc) b) Tính khối lượng chất X (giả thiết phản ứng xảy hoàn toàn) 14 Nung 8,08 gam muối A, thu sản phẩm khỉ 1,6 gam hợp chất rắn không tan nước Nếu cho sản phẩm khỉ qua 200 gam dung dịch natri hidroxit nồng độ 1,2% điều kiện xác Trang 45 định tác dụng vừa đủ dung dịch gồm muối có nồng độ 2,47% Viết công thức phân tử muối A nung số oxi hóa kim loại khơng biến đổi 15 Cho 20,7 gam hỗn hợp bột X gồm kim loại Al, Fe Cu vào 500ml dung dịch chứa NaNO3 1M HCl 2M, khuấy thấy khí NO (sản phẩm khử nhất), dung dịch kim loại chưa tan hết, thêm tiếp dung dịch HCl 1M vào, chất khí lại thoát đến kim loại vừa tan hết 200ml thu 700ml dung dịch Y Cho 1/2 Y tác dụng với lượng dư dụng dịch NaOH, lọc kết tủa, rửa nung khơng khí đến khối lượng khơng đổi 12 gam chất rắn khan Z a) Tính phần trăm số mol mối kim loại X b) Tính nồng độ mol ion (bỏ qua điện li nước thuỷ phân ion) Y 16 Cho đại lượng nhiệt động sau: ( ) ( J.mol K ) ∆H ° kJ.mol −1 ∆S0 −1 −1 -1288 H PO 4− -1296 HPO 24− -1292 PO34− -1297 H + + OH − → H O -56 158 90 -33 -220 81 H PO a) Tính ∆G ° phản ứng trung hoà nấc H3PO4 OH- b) Tính số phân li axit nấc thứ H3PO4 c) Trộn lẫn dung dịch H3PO4 0,10M NaOH 0,10M, thu 25,0ml dung dịch hỗn hợp hai muối NaH2PO4, Na2HPO4 nhiệt lượng toả 90,0J Tính thể tích hai dung dịch đem trộn lẫn 17 Hòa tan hết 2,2 gam hỗn hợp kim loại A gồm sát nhóm 150ml dung dịch HNO3 2M thu dung dịch B (không chứa muối NH 4NO3) 448ml (đktc) khí C gồm N 2O N2 có tỉ khối so với khơng khí 1,2414 Thêm 13,6 gam NaOH nguyên chất vào dung dịch B thu kết tủa D, lọc kết tủa D thu dung dịch nước lọc E a) Tính phần trăm khối lượng kim loại hỗn hợp A ban đầu b) Nung kết tủa D đến khối lượng khơng đổi thu gam chất rắn khan? c) Tính thể tích dung dịch HCl 0,5M cần thêm vào dung dịch E để thu 2,34 gam kết tủa 18 X oxit kim loại M, M chiếm 80% khối lượng Cho dịng khí H qua ống sứ chứa a gam chất X đốt nóng Sau phản ứng khối lượng chất rắn ống lại b gam Hòa tan hết b gam chất rắn dung dịch HNO loãng thu dung dịch Y khí NO Cơ cạn dung dịch Y thu 3,475a gam muối Z Giả thiết hiệu suất phản ứng 100% a) Xác định công thức X, Z b) Tính thể tích khí NO (đktc) theo a, b 19 a) Viết phương trình phản ứng xảy cho đơn chất As Bi tác dụng với dung dịch HNO3 (giả thiết sản phẩm khử khí NO) b) So sánh (có giải thích) tỉnh tan nước, tính bazơ tính khử hai hợp chất với hidro amoniac (NH3) photphin (PH3) c) Một giai đoạn quan trọng trình tổng hợp HNO oxi hóa NH3 khơng khí, có mặt Pt xúc tác Xác định nhiệt phản ứng phản ứng này, biết nhiệt hình thành chất NH 3(k), NO (k) H2O (k) - 46 kJ/mol; + 90 kJ/mol - 242 kJ/mol Trong công nghiệp, người ta sử dụng nhiệt độ áp suất để trình tối ưu? Tại sao? 20 a) Amoniac có tính oxi hóa hay tính khử? Viết phương trình phản ứng minh họa Trong dung môi amoniac lỏng, hợp chất KNH , NH 4Cl, Al ( NH ) có tính axit, bazơ hay lưỡng tính? Viết phương trình phản ứng minh họa b) Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng sau: 2NH + O → N + 3H 2O (1) Trang 46 2NH + O → 2NO + 3H 2O (2) So sánh khả phản ứng, giải thích phản ứng (2) cần có xúc tác Cho lượng liên kết (E) phân tử: NH3 1161 E (kJ/mol) O2 493 N2 942 H2O 919 NO 627 D HƯỚNG DẪN GIẢI A : NH HCO3 ; B : NH ;C : ( NH ) CO ; D : CO ; E : Na 2CO ;G : NaHCO F : NH Cl; H : NH NO (1) NH HCO3 + NH3 → ( NH ) CO3 to (2) ( NH ) CO3 → 2NH ↑ +CO ↑ +2H 2O ( NH ) CO3 + 2NaOH → Na 2CO3 + 2NH ↑ +H 2O (4) ( NH ) CO3 + 2HCl → 2NH 4Cl + CO ↑ +H 2O (3) (5) NH HCO3 + NaCl → NH 4Cl + NaHCO3 (ít tan) to (6) 2NaHCO3 → Na CO3 + CO ↑ + H 2O (7) NH + HNO → NH NO to (8) NH NO → N + H O + + 2− 3− Ống nghiệm 1: NH , Na , CO3 , PO + 2+ − 2− Ống nghiệm 2: Ag , Mg , NO3 ,SO Ống nghiệm 3: Ba 2+ , Al3+ , Cl− , Br − Các phương trình phản ứng: 3+ 2− (1) 2Fe + 3CO3 + 3H 2O → 2Fe(OH)3 ↓ +3CO ↑ 3+ 2− (2) 2Al + 3CO3 + 3H 2O → 2Al(OH)3 ↓ +3CO ↑ + 2− (3) 2Ag + CO3 → Ag 2CO3 ↓ 3+ − (4) Fe + 3OH → Fe(OH)3 ↓ (5) Ag + + Cl− → AgCl ↓ 3− (6) Al + 3OH → Al(OH)3 ↓ − − (7) Al(OH)3 + OH → Al(OH) + − (8) 2Ag + 2OH → Ag O ↓ + H 2O + 2− (9) 2Ag + SO → Ag 2SO (ít tan) Cho dung dịch K2S tác dụng với dung dịch Nhận : • Dung dịch NH4Cl: Có khí mùi khai đun nóng o NH +4 + S2+ t → NH3 ↑ + HS− (mùi khai) • Dung dịch AlCl3 :Có kết tủa trắng keo xuất Al3+ + 3S2− + 3H O → Al(OH)3 ↓ +3HS− Trang 47 (trắng keo) • Dung dịch NaCl: Khơng tượng • Dung dịch MgSO4 ZnCl2 :Có kết tủa trắng xuất Mg 2+ + 2S2 − + 2H 2O → Mg(OH) ↓ +2HS (màu trắng) 2+ 2− Zn + S → ZnS ↓ (màu trắng) Lọc lấy kết tủa cho phản ứng với dung dịch NH4Cl đun nóng Kết tủa tan Mg(OH)2 → Dung dịch ban đầu MgSO4 + to Mg(OH) + 2NH → 2Mg 2+ + NH ↑ +2H 2O Dung dịch cịn lại ZnCl2 (1) Có kết tủa màu nâu đỏ kết tủa màu xanh xuất Fe3+ + 3NH + 3H O → Fe(OH)3 ↓ +3NH 4+ (nâu đỏ) Cu + 2NH + 2H 2O → Cu(OH) ↓ +2NH 4+ 2+ (xanh lam) Sau đó, kết tủa Cu(OH)2 tan dung dịch NH3 dư Cu(OH) + 4NH → Cu ( NH )  (OH) (2) Ban đầu chưa có khí ra, sau thời gian có sủi bọt khí khơng màu, khơng mùi, vị chua HSO −4 + CO32 → HCO3− + SO 42− HCO3− + HSO −4 → CO ↑ +SO 42− + H 2O (3) Có sủi khơng màu, hố nâu khơng khí 3Fe 2+ + 4H + + NO3− → 3Fe3+ + NO ↑ +2H 2O 2NO + O → 2NO (màu nâu) (4) Có mùi khai thoát 4Zn + NO3− + 7OH − + 6H 2O → [ Zn(OH) ] 2− + NH ↑ (mùi khai) − Nếu NO hết, có khơng màu, khơng mùi Zn + 2OH − + 2H O → [ Zn(OH) ] 2− + H2 ↑ Phương trình hóa học phản ứng: a) 2FeSO + H 2SO + 2HNO → Fe ( SO ) + 2NO ↑ +2H 2O b) 2KMnO + 3H 2SO + 5HNO → K 2SO + 2MnSO + 5HNO3 + 3H 2O c) NaNO + H O → NaNO3 + H O d) H PO3 + NaOH → NaH PO3 + H 2O H PO3 + 2NaOH → Na HPO3 + 2H 2O e) 3NaNO + H 2SO (loãng) → Na 2SO + NaNO3 + 2NO ↑ + H 2O g) Na 3P + 3H O → 3NaOH + PH ↑ Trang 48 a) Gọi a số mol N2O4 có mol hỗn hợp ⇒ số mol NO2 (1 - a)  Ở 300C : M = 57,5 = 92a +46(1 - a) ⇒ a = 0,25 (mol) = n N2O4 ⇒ n NO2 = 0,75(mol) N O (k) € 2NO (k) Ban đầu: x Phản ứng: 0,375 → 0,75 Cân bằng: x - 0,375 ⇒ x – 0,375 = 0,25 ⇒ x = 0,625 mol ⇒ α1 = 0,373 100% = 60% • Ở 500C: M = 52,9 = 92a + 46(1- a) ⇒ a = 0,15 (mol) = = n N2O4 ⇒ n NO2 = 0,85 (mol) N O (k) € 2NO (k) Ban đầu: x Phản ứng: 0,425 → 0,85 Cân bằng: x - 0,425 ⇒ x - 0,425 = 0,15 ⇒ x = 0,575 mol ⇒ α2 = b) PNO2 = n NO2 n hh P ; PN2O4 = nN2O4 nhh 0, 425 100% = 73,91% 0,575 P ; P = atm • Ở 30°C : KP (n ) = KP (n ) = NO n N 2O4 = (0, 75) = 2, 25 0, 25 = (0,85) = 4,81 0,15 • Ở 50°C: SO2 n N 2O4 c) Từ kết thực nghiệm ta thấy, nhiệt độ tăng từ 30°C đến 50°C a tăng Có nghĩa nhiệt độ tăng cân chuyển dịch theo chiều thuận, Vậy, chiều thuận phản ứng thu nhiệt 2P + 3Cl → 2PCl3 a) PCl3 + Cl2 → PCl5 Nitơ tạo NCl3 (rất không bền, dễ nổ), khơng có hợp chất NCl5 Vì cấu tạo nguyên tử N (Z = 7): 1s 2s 2p3 N có obitan hóa trị (1 obitan s, obitan p), nên cộng hóa trị tối đa P tạo thành liên kết cộng hóa trị PCl vị P (Z = 15): 1s 2s 2p 3s 3p3 3d ⇒ P sử dụng obitan d để tạo liên kết hóa học a) - Trong môi trường axit: 2x HNO + H + + 1e → NO + H 2O E10 = +1, 0V 1x HNO + H O → NO3− + 3H + + 2e − E20 = −0.94V 3HNO → HNO3 + 2NO + H 2O E = 1, − 0,94 = 0, 06V > ⇒ ∆G = −2E F < ⇒ Phản ứng xảy theo chiều thuận Trang 49 - Trong môi trường kiểm: Tương tự tim E0 = - 0,44 V < ⇒ ∆G = −2 E > ⇒ Phản ứng xảy theo chiều nghịch HNO3 + 2NO + H O → 3HNO − Vậy ion NO bền môi trường kiềm bền môi trường axit b) Các phương trình phản ứng: NO + SO → NO + SO3 O + CO → NO + CO 2NO + O3 → N O5 + O 2NO + H O → 2HNO3 10 a) Cho NH3 vào dung dịch (A) NH + H O € NH 4+ + OH − 10-2 102 - x x x + −  NH   OH   x2 −5 −7  Kb = = −2 = 1,8.10−5 ⇒ x + 1,8.10 x − 1,8.10 = 10 − x [ NH3 ] C [] ⇒ x = 10−4.38 M ⇒ OH −  = 10−4.38 M ⇒  H +  = 10−9,62 M MgCl2 → Mg 2+ + 2Cl − 10-2 → 10-2 Mg 2+ + H O € MgOH + + H + η = 10−12,8  MgOH +  η 10−12.8 ⇒ = = −9,62 = 10−3,18 M ≪ ⇒  MgOH +  K SMg(OH) = 10−10,9    ⇒ Có kết tủa Mg(OH)2 xuất b) Cho NH3 vào dung dịch (B) NH Cl → NH 4+ + Cl− 10-2 10-2 NH + H O € NH 4+ + OH − C 10-2 [ ] 10- – x Kb = ( x 10−2 + x −2 10 − x 10-2 10-2 + x ) = 1,8.10 −5 x ⇒ x = 1.8.10−5 M = OH −  →  Mg 2+  OH −  = 3, 24.10−12 < K SMg(OH)2 = 10−10,9 ⇒ Khơng có kết tủa + Nhận xét: NH ngăn chặn kết tủa Mg(OH)2 − 2− 11 a) Bazơ liên hợp ion đihidrophotphat (H2PO ) ion hidrophotphat (HPO )  → HPO 42− + H + K = 10−7,21 H PO 4− ¬   Ta có: a2 HPO 24− + H O € H PO 4− + OH − Trang 50 ⇒ Kb2 = K W 10−14 = −7.21 = 10−6.79 ⇒ pK b2 = 6, 79 K a 10 b) C H3PO4 = 10D.C H3 PO4 10.1.0, 05 = 5,1.10−3 M M 98 H PO € H PO 4− + H + K a1 = 10−2,12 = H PO € HPO42 − + H + K a = 10−7,21 HPO 24− € PO34− + H + K a3 = 10−12.35 Do K a1 ? K a ? K a3 ⇒ Bỏ qua nấc phân li thứ hai thứ ba axit photphoric, dung dịch chủ yếu xảy cân nhất: H PO € H PO 4− + H + K a1 = 10−2,12 c) Tương tự trên, dung dịch HPO4 chủ yếu xảy cân bằng: H PO € H PO 4− + H + K a1 = 10 −2.12 10-3 10-3 - x x x x2 ⇒ K a1 = −3 = 10−2,12 ⇒ ⇒ x + 10−2.12 x − 10−5.12 = ⇒ x = 10 −3.05 M 10 − x ⇒  H +  = 10−3.05 M C [] Thành phần cân dung dịch H3PO4 10-3M:  H PO4−  =  H +  = 10−3.05 M; [ H 3PO ] = 10 −3 − 10 −3,05 = 10 −3,96 M  HPO  = 2−  PO  = 3− K a  H PO 4−   H +  K a  HPO 42−  = = 10−7,21 M; OH −  = 10−14 = 10−10.95 M −3.05 10 10−12.3510−7.21 = 10−16.51 M −3.05 10  H +  d) Gọi S (mol/l) độ tan Zn3PO4)2 đất: Zn ( PO4 ) € 3Zn 2+ + 2PO34− K S = 10 −35,42 3S 2S + Zn + H O € ZnOH + H + η − 10−8.96 2+ ∣ ZnOH +  η 10−8,96 ⇒ = = − 10−1,96 =  Zn 2+   H +  10−7 + Bỏ qua tạo phức hiđroxo Zn2+ PO34− + H O € HPO 42− + OH − K b1 = 10−1,65 HPO 24− + H O € H PO 4− + OH − K b2 = 10 −6,79 H PO 4− + H O € H 3PO + OH − K b3 = 10−11,88 ( −1  ⇒ C PO3− = 2S =  PO34−  + K −a13  H +  + K a−12 K −a 13  H +  + K al−1K −a12 K a3 H+   ) + −7 3− Ở pH = ⇒  H  = 10 M ⇒ 2S = 5,87.10  PO  2S ⇒  PO43−  = = 3, 4.10−6 S 5,87.10 Trang 51 ( ⇒  Zn 2+   PO43−  = K S = (3S )3 3, 4.10−6 S ⇒S= ( Ks ×2 × 3.4 ×10 −6 ) = ) 10−35,42 ( ×2 × 3, ×10 −6 ) = 10−5,3 M 12 a) Kim loại D dùng để khử vết oxi, cho muối màu xanh phải Cu Thành phần F xác định từ số liệu phân tích: 37, 28 41, 60 n Cu : n Cl = : = 1: ⇒ F CuCl nH O 63,54 35, 45 (do %m Cu + %m C1 < 100% nên F phải có nước) Khối lượng mol F: 63,54 = 170, = M CuCl2 + 36 0,3728 ⇒ Công thức F CuCl 2H 2O Hợp chất E có nhiều Cl F; điều cho phép giả thiết tạo nên tinh thể hiđrat axit phức Các anion sau giả định ăn khớp với giả thiết Một nguyên tử Cl thêm cho đơn vị cơng thức, cho cơng thức khối lượng sau: M = 35, 45.3 = 224, = M HCuCl3 + 54 ⇒ E 0, 4733 HCuCl3 3H O Hai nguyên tử Cl thêm cho đơn vị cơng thức Trong trường hợp này, tính cho thành phần sau H CuCl 5H O hợp chất khơng bền Tính thành phần cho A: Nó muối mà không chứa oxi B C khí điều kiện thường Trong lúc cation rõ ràng có chứa N Mặc khác, A có nguyên tử phân tử ⇒ Cation NH + − anion N ⇒ Công thức A NH N3 Các phương trình phản ứng: Phân li hợp chất A: NH N3 → 2N + 2H Phân hủy D: Cu + NH N + 5HCl → HCuCl3 3H 2O + N + 2NH 4Cl N3− + 4H + + 2e → NH 4+ + N Cu → Cu + + 2e HCuCl3 3H O (ngồi khơng khí) ⇒ CuCl 2H 2O + HCl + H O CuCl 2H O (trong chân không) ⇒ CuCl + 2H 2O b) Điều chế NH N3 từ NH3 HNO3 NH + HNO3 → NH NO3 NH NO3 → N O + 2H 2O 2Na + 2NH → 2NaNH + H NaNH + N O → NaN + H 2O 2NaN3 + H 2SO → Na 2SO + 2HN HN + NH → NH N 13 a) Các phương trình phản ứng: CO + CuO → Cu + CO (1) Trang 52 CO + Ca(OH) → CaCO3 + H 2O (2) 2CO + Ca(OH) → Ca ( HCO3 ) (3) t Ca ( HCO3 ) → CaCO3 + CO + H 2O (4) CuO + 2H + → Cu 2+ + H O (5) 3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu 2+ + 2NO + 4H O (6) = 0, 01 mol 100 = 2(0, 015 − 0, 01) = 0, 01 mol ⇒ Σn CO2 = 0, 02mol b) n CO2 (2) = n Ca(OH)2 (2) = n CaCO3 = n CO2 (3) = 2n Ca(OH)2 (3) (1) ⇒ n Cu = n CuO phản ứng = n CO2 = 0,02 mol ⇒ nCuO = 0,06 mol (5) ⇒ n H + phản ứng = 2nCuO = 0,12 mol ⇒ n H + phản ứng (6) = 0,16 - 0,12 = 0,04 mol 0, 04 nH + = = 0,01 mol ⇒ V1 = 22,4.0.01 = 0,224 lít 4 nCu dư = 0,02 - 0,015 = 0,005 mol 3, 04 − Khi thêm mol HCl vào hỗn hợp mơi trường axit, ion NO3 tiếp tục oxi hóa Cu theo phương trình: 3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu 2+ + 2NO + 4H O (6) (6) ⇒ nNO = = 0, 04 0, 01 0, 01 → → 3 0, 01 0, 224 3, 04 0, 04 ⇒ V2 = 22, = − = mol lít; n H+ cịn = 3 3 0, 01 0, 44 n NO3 = n NO3 ban đầu – nNO = 0,16 - (0,01 + )= mol 3 Khi thêm tiếp mol Mg vào hỗn hợp phản ứng xảy theo thứ tự: 5Mg + 12H + + 2NO3− → 5Mg + + N + 6H 2O 5.10-3 → 1,1 0, 44 ¬ 0,88 ¬ → 3 0, 22 n H+ = - 0,08 = 0,12 mol Mg + Cu 2+ → Mg 2+ + Cu ↓ 0,08 ¬ 0,08 → 0,08 1,1 1, 66 ⇒ nMg = − − 0, 08 = mol 3 Mg + 2H + → Mg 2+ + H ↑ 0,06 ¬ 0,12 → 0,06 8,96  0, 22  ⇒ V3 =  + 0, 06 ÷.22, = lít    1, 66  − 0, 06 ÷ = 11,84 gam b) mCu = 0,08.64 = 6,12 gam; mMg = 24    14 Công thức phân tử muối A: Trang 53 n NaOH = 200.1, = 0, 06 mol 100.40 Khối lượng sản phẩm khí: mkhí – mA - mchất rắn = 8,08 – 1,6 = 6,48 gam Khi sản phẩm qua dung dịch NaOH thi NaOH hấp thụ khí làm cho khối lượng dung dịch thành: mdd = 200 + 6,48 = 206,48 g Vì dung dịch sau phản ứng có nồng độ 2,47%, nên khối lượng muối dung dịch là: 206, 48.2, 47 = 5,1 gam mmuối = 100 Sản phẩm tác dụng vừa đủ với NaOH tạo nên muối lượng Na có NaOH chuyển vào muối Khối lượng Na có muối : mNa = 0,06.23 = 1,38 gam Khối lượng gốc axit muối : mgốc axit = 5,1 - 1,38 = 3,72 gam Gốc axit Muối Na Số mol gốc X Khối lượng mol phân tử gốc X Hóa trị NaX 3, 72 n x = n Na = 0, 06mol Mx = = 62 0, 06 − Hóa trị Na2X Hóa trị Na3X nx = n Na = 0, 03mol nx = n Na = 0, 02mol ứng với NO 3, 72 MM = = 124 0, 03 khơng có gốc axit 5,12 = 186 MX = 0, 02 khơng có gốc axit Vậy muối A muối nitrat Muối nitrat A muối nitrat kim loại kiềm chất rắn tạo thành nhiệt phân tan nước chất khí có tác dụng với dung dịch NaOH tạo muổi Do tạo thành có NO2 O2 2NO + 2NaOH + O → 2NaNO3 + H 2O (1) ¬ → 0,06 0,06 0,015 ⇒ m NO2 = 46.0, 06 = 2, 76 gam Gọi M kim loại muối A có hóa trị 2, 3, Vì nung A số Oxi hóa kim loại khơng thay đổi nên muối nitrat nung không cho kim loại đơn chất có số oxi hóa Phương trình phản ứng nhiệt phân muối nitrat sau: 2M ( NO3 ) → 2MO + 4NO + O (2) 4M ( NO3 ) → 2M 2O3 + 12NO + 3O (3) M ( NO3 ) → MO + 4NO + O (4) (một peroxit) • Nếu muối A muối nitrat gồm tinh thể ngậm nước nhiệt phân ngồi NO O2 cịn có nước Theo phương trình phản ứng (2), (3), (4) tỉ lệ NO3 O2 là: nNO2 : nO2 = :1 ⇒ nO2 = 0, 015 mol Trang 54 ( ) ⇒ mH2O = m khí − mNO2 + mO2 = 6, 48 − (0, 015.32 + 2, 76) = 3, 24 gam ⇒ n H 2O = 3, 24 = 0,18 mol 18 Vậy muối nitrat muối kết tinh có ngậm nước M ( NO3 ) n.mH 2O : 0, 06 mol n 0, 06M 56n + 3, 72 + 3, 24 = 8, 08 ⇒ M = ⇒ n = M = 56 (Fe) n 0, 06m ⇒ n H 2O = = 0,18 mol ⇒ m = ⇒ Công thức muối A Fe ( NO3 ) 9H O 15 a) n NO3 = 0,5 (mol); n H + = 0,5.2 +0,2.1 = 1,2 (mol) ⇒  Al : x(mol)  Đặt 20,7 gam X  Fe : y(mol) → 27x + 56y + 64z = 20,7 (1) Cu : z (mol)  Vì tính khử Fe 2+ < Cu nên Cu vừa tan hết Fe2+ chưa bị oxi hố lên Fe3+ Khí khơng màu hố nâu khơng khí NO 2NO + O → 2NO (không màu) Al → Al3+ + 3e x → x → 3x (màu nâu) 4H + + NO3− + 3e → NO ↑ +2H 2O 1,2 → 0,3 → 0,9 Fe → Fe 2+ + 2e y → y → 2y Cu → Cu + + 2e z → z → 2z → 3x + 2y + 2z = 0,9 (2) 3+ 2+ 2+ − Dung dịch Y chứa Al , Fe , Cu , NO3 Cl- • 3+ − Y + NaOH dư: Al + 4OH → [ Al(OH) ] Fe 2+ + 2OH − → Fe(OH) ↓ → 0,5y 0,5y Cu 2+ + 2OH − → Cu(OH) ↓ → 0,5z 0,5z Nung kết tủa : 4Fe(OH) + O → 2Fe 2O3 + 4H O → 0,5y 0,25y Cu(OH) → CuO + H 2O 0,5z 0,5z ⇒ m Z = 160.0,25y + 80.0,5z = 12 = y + z = 0,3 (3) Giải hệ (1), (2), (3) ta : x = 0,1 (mol); y = z = 0,15 (mol) Phần trăm số mol kim loại X là: 0,1 0,15 %n M = 100% = 25%;%n Fe = %n Cu = 100% = 37,5% 0, 0, − b) Dung dịch Y chứa: 0,1 mol Al3+ ; 0,15 mol Fe2+; 0,15 mol Cu2+; 0,5 mol Na+; 0,2 mol NO ; Trang 55 1,2 mol Cl- 0,1 0,15  Al3+  = = 0,143M;  Fe 2+  =  Cu 2+  = = 0, 214M; 0, 0, 0,5 0,  Na +  = = 0, 714M :[NO3− ] = = 0, 285M 0, 0, 1, Cl −  = = 1, 71M 0, 16 a) Xét phản ứng: H+ + OH- → H2O Ta có: ∆H O = ∆H 0H2O − ∆H 0H+ − ∆H 0OH− Vì ∆H H+ = nên: ∆H O = ∆H 0H2O − ∆H 0OH− = −56kJ mol-1 ∆S = S H0 2O − S H0 + − SO0 H + Vì S H + = nên −1 −1 ∆S = S H0 2O − SOH K − = 81J.mol − − • H PO + OH → H PO + H 2O (1) ⇒ ∆H10 = ∆H H0 PO− + ∆H 0H 2O − ∆H 0OH− − ∆H 0H2 PO4 = - 1296 - 56 + 1288 = - 64 kJ.mol-1 0 ∆S10 = S H0 PO− + S H0 2O − SOH − − S H PO = 90 + 81 − 158 = 13J.mol −1K −1 4 ⇒ ∆G10 = ∆H10 − T ∆S10 = −64 − 298.0, 013 = −67,874kJ.mol −1 − − 2− • H PO + OH → HPO + H 2O (2) 0 ⇒ ∆H 02 = ∆H 0HPO2− + ∆H 0H2O −∆H OH = −1292 − 56 + 1296 − − ∆H H PO 4 = −52kJ.mol −1 0 ∆S 20 = S HPO − S H0 PO − = −33 + 81 − 90 = −42J.mol−1K −1 2− + S H O − S OH − 4 ⇒ ∆G 02 = ∆H 02 − T.∆S02 = −52 + 298.0, 042 = −39, 484kJ.mol−1 2− − 3− • HPO + OH → PO + H O (3) Tương tự trên, ta có: ∆H 30 = -1277 - 56 +1292 = - 41kJ.mol-1 ⇒ ∆G 30 = −9, 4kJ.mol −1 + − b) H PO € H + H PO H + + OH − € H O Ka1 K −w1 H PO + OH − € H PO 4− + H 2O K = K a1.K −w Ta có: ∆G10 = − RTlnK −∆G10 RT 67874 8,314.298 = 7,9.1011 ⇒ K al = K.K w 7,9.1011.10−14 = 7,9.10−3 ⇒K=e =e c) Gọi x, y số mol NaH2PO4 Na2HPO4 sinh H PO + OH − → H PO 4− + H 2O ∆H1° = −64kJ.mol −1 Trang 56 x x x − H PO + 2OH → HPO 42− + 2H 2O ∆H ° = ∆H1° + ∆H°2 = −116k J.mol-1 y 2y y 64 x + 116 y = 0, 09  ⇒ x = y = 5.10−4 mol Ta có:  x + y x + y + = 0, 025  0,1 0,1  Vậy: Vdung dịch H PO4 = x+ y = 10−2 lít 0,1 x + 2y = 1,5.10−2 lít 0,1 17 a) Đặt số mol N2O N2 a b, ta có: 0, 448   a + b = 22, = 0, 02 ⇒ a = b = 0, 01mol  44 a + 28 b  = 1, 2414.29 = 36  0, 02 Vdung dịch NaOH = Đặt số mol Fe Al x y Fe → Fe3+ + 3e 10H + + 2NO3− + 8e → N 2O + 5H 2O x → 3x ¬ 0,08 ¬ 0,01 0,1 3+ Al → Al + 3e 12H + + 2NO3− + 10e → N + 6H 2O y → 3y ¬ 0,12 0,1 ¬ 0,01 Vì n H+ (phản ứng) = 0,22 mol < n H+ (ban đầu) = 0,3 mol ⇒ HNO3 cịn nên khơng tạo muối Fe 2+ Ta có: 56 x + 27 y = 2,  x = 0, 02mol ⇒  x + y = 0,18  y = 0, 04mol  0, 02.56 100% = 50,9% %m Al = 49,1% Vậy % mFe = 2, − b) Thêm NaOH vào dung dịch B: H+ (0,15,2 - 0,22 = 0,08 mol); Fe3+ 0,02 mol; Al3+ 0,04 mol NO H + + OH − → H O (1) Fe3+ + 3OH − → Fe(OH)3 (2) 3+ − Al + 3OH → Al(OH)3 (3) Al(OH)3 + OH − → Al(OH) 4− (4) ⇒ n OH+ (1,2,3,4) = n H+ + 3n Fe3+ + 4n Al 3+ = 0,3mol < n OH− = 13, = 0,34 mol 40 ⇒ Sau (1), (2), (3), (4) dư OH , kết tủa D Fe(OH)3 0,02mol 2Fe(OH)3 → Fe 2O3 + 3H 2O ⇒ mrắn = m Fe2O3 = 0,01.160 = 1,6 gam c) Thêm HCl vào dung dịch E chứa OH- 0,04 mol; OH − + H + → H O (5) Al(OH) −4 + H + + H 2O → Al(OH)3 (6) Al(OH)3 + 3H + → Al3+ + 3H 2O (7) Trang 57 n Al(OH)3 = 2,34 = 0, 03mol < nAl (OH )−4 = 0,04 mol nên ta xét hai trường hợp sau: 78 − • Trường hợp 1: Xảy (5), (6) Al(OH) ⇒ n H + = n OH− + n Al(OH)3 = 0,04 + 0,03 = 0,07mol ⇒ V = 0, 07 = 0,14 lít 0,5 • Trường hợp 2: Xảy (5), (6), (7) n Al(OH)3( ) = 0,04 - 0,03 = 0,01 mol n H + = n OH− + n Al(OH)4 + 3n Al(OH)3 (7) = 0,04 +0,04 + 0,03 = 0,11 mol 0,11 = 0,22 lít 0,5 18 a) Theo oxit X có 80% khối lượng kim loại Gọi X Mg2On 2M 100% = 80% ⇒ M = 32n Ta có %mM = M + 16n Vì n hóa trị kim loại M nên giá trị phù hợp n = 2, M = 64 Vậy X CuO Các phương trình phải ứng xảy ra: ⇒V= CuO + H t → Cu + H 2O (1) CuO + 2HNO3 → Cu ( NO3 ) + H 2O (2) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu ( NO3 ) + 2NO ↑ +4H 2O (3) Vì muối sinh Cu(NO3)2 nên muối thu Cu(NO4)2.nH2O Theo phương trình phản ứng (1), (2), (3) phản ứng (1) CuO dư hay hết, cuối tạo muối Cu(NO3)2 nên ta có: a a n Cu ( NO3 ) = n CuO = mol ⇒ n Cu ( NO3 ) nH 2O = mol 2 80 80 a ⇒ m Cu ( NO3 ) nH2O = (188 + 18n) = 3, 475a ⇒ n = 80 ⇒ Muổi Z Cu(NO3)2 5H2O b) Theo phương trình phản ứng (1) khối lượng chất rắn giảm khối lượng O bị H lấy từ CuO (bất kể phản ứng có hiệu suất chất dư) Vậy: mO = (a - b) gam a−b Theo phương trình phản ứng (1): nCu = n O (trong CuO phản ứng) = mol 16 2 a −b a −b = Theo phản ứng (3) nNO = nCu = × mol 3 16 24 a − b 2,8(a − b) ⇒ VNO = 22, = lít 24 19 a) Phương trình phản ứng: 3As + 5HNO3 + H O → 3H 3AsO + 5NO Bi + 4HNO3 → Bi ( NO3 ) + NO + 2H O b) • Tính tan: NH3 tan tốt PH3 nước, phân tử phân cực có khả tạo liên kết hidro với nước Trang 58 • Tính bazơ : NH3 có tính bazơ mạnh PH3, liên kết N-H phân cực mạnh liên kết P-H, làm cho nguyên tử N phân tử NH3 giàu electron hơn, để dàng nhận proton (một nguyên nhân + + giải thích cho điều ion NH bền PH ) • Tính khử: PH3 có tính khử mạnh nhiều so với NH3, nguyên tử P phi kim có độ âm điện nhỏ phân tử PH3 bền NH3 c) 4NH (k) + 5O (k) → 4NO(k) + 6H 2O(k) ∆H = 4∆H NO + 6∆H H2O − 4∆H NH3 ⇒ ∆H = 4.90 + 6.(−242) − 4.(−46) = − 908kJ Vì phản ứng tỏa nhiệt, nên để tăng hiệu suất cần giảm nhiệt độ Tuy nhiên hạ nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ phản ứng, nên thực tế phản ứng tiến hành 850-900°C có xúc tác Pt Vì phản ứng thuận chiều làm tăng số phân tử khí, nên để tăng hiệu suất phản ứng cần giảm áp suất Tuy nhiên, điều kiện áp suất gây tăng giá thành công nghệ sản xuất, nên ta dùng áp suất thường (1 atm) 20 a) NH3 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử : Tính oxi hóa: K + NH (l ) → KNH + H 2 t0 Tính khử: 2NH + 3CuO → 3Cu + N + 3H 2O KNH bazơ, NH4Cl axit Al(NH2)3 có tính lưỡng tính Phản ứng trung hòa: KNH + NH Cl → KCl + 2NH Phản ứng chất lưỡng tính với axit: Al ( NH ) + 3NH 4Cl → AlCl3 + 6NH Phản ứng chất lưỡng tính với bazơ: Al(NH )3 + KNH → K  Al ( NH ) ] b) Tính hiệu ứng nhiệt:   E1 =  2E NH3 + E O2 ÷− E N2 + 3E H2O   ⇒ E1 = 2.1161 + 493 − 942 − 3.919 = −637,5 kJ   E =  2E NH3 + E O2 ÷− 2E NO + 3E H 2O   ⇒ E = 2.1161 + 493 − 2.627 − 3.919 = −456,5kJ - Phản ứng (1) có ∆ H âm nên phản ứng (1) dễ xảy - Nếu có xúc tác thi lượng hoạt hoá giảm tốc độ phản ứng tăng, để thực phản ứng (2) cần có xúc tác ( ( ) ) Trang 59 ... 3nNO + 8n NH +4 + 2n H = 0, 4 75 ⇒ n A1 phản ứng = n Al 3+ = 0, 4 75 mol 0, 4 75 ⇒ m muối = mAlCl3 + mNH 4Cl + mNaCl = 133 ,5 × + 53 ,5. 0, 0 25 + 58 ,5. 0,1 = 28.3 25 gam Ví dụ 5: Cho 1,82 gam hỗn hợp bột... 0, 0 05 0, 02 0, 0 05 → → 3 = a = 0, 0 15( mol) 0, 0 05 → ⇒ ∑ nNO 2NO + O2 → 2NO 0, 0 15 → 0, 00 75 → 0, 0 15 4NO + O + 2H 2O → 4HNO3 0,0 15 → 0,0 15 0, 0 15 ⇒ CMHNO3 = = 0,1M → pH = ⇒ Đáp án D 0. 15 Ví... Đáp án C Ví dụ 8: Thêm 35, 5 gam P2O5 vào 200ml dung dịch H3PO4 6% (d = 1,03 g/ml) Nồng độ % H3PO4 dung dịch thu A 15, 26% B 16 ,52 % C 24 ,5% D 25, 4% Giải 35, 5 n P2O5 = = 0, 25 mol; m ddH3PO4 = 200.1,03