7. Đóng góp của đề tài
2.3.2. Hệ thống bài tập chương: “Nhóm nitơ”
2.3.2.1. Bài tập bài nitơ
Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Khí nitơ rất bền, ở nhiệt độ thường không tham gia phản ứng hóa học là do: A. Nitơ có bán kính nguyên tử nhỏ nhất
B. Nitơ có độ âm điện lớn nhất trong nhóm VA C. Phân tử nitơ không phân cực
D. Liên kết trong phân tử nitơ là liên kết ba có năng lượng lớn*
Câu 2: Oxit nào sau đây được điều chế trực tiếp từ khí nitơ và khí oxi ?
A. NO* B. NO2 C. N2O D. N2O5
Câu 3: Ở điều kiện thường không tồn tại hỗn hợp khí?
A. N2 và O2 B. NO và O2 * C. NO2 và O2 D. N2 và H2
Câu 4: Nitơ thể hiện tính khử trong phản ứng hóa học với:
A. H2 B. O2 * C. Li D. Mg
Câu 5: Ion N3- có cấu hình electron giống cấu hình eclectron của:
A. Ar B. Al3+ * C. Cl D. Na
Câu 6: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế nitơ bằng cách:
A. Nhiệt phân NaNO2 B. Đun hỗn hợp NH4Cl và NaNO2* C. Thuỷ phân Mg2N3 D. Phân huỷ khí NH3
Câu 7: Phát biểu nào sau đây sai về nitơ?
A. Do có liên kết ba rất bền nên ở nhiệt độ thường N2 kém hoạt động
B. Một lượng lớn nitơ dùng để sản xuất NH3, phân đạm, axit nitric
C. Do ở nhóm VA nên nitơ có hoá trị V.*
D. Nitơ có trong các hợp chất hữu cơ phức tạp như protit, axit amin.
Câu 8: Người ta sản xuất khí nitơ trong công nghiệp bằng cách nào sau đây? A. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.*
B. Nhiệt phân dung dịch NH4NO2 bão hoà. C. Dùng photpho để đốt cháy hết oxi không khí. D. Cho không khí đi qua bột đồng nung nóng.
Câu 9: Thể tích khí N2 (đktc) thu được khi nhiệt phân 10 gam NH4NO2 là: A. 11,2 lít B. 5,6 lít C. 3,5 lít* D. 2,8 lít
Câu 10: Tìm dãy chất và ion trong đó nitơ có số oxi hoá tăng dần:
A. NO, N2O, NH3, NO3-. B. NH3, N2, NO2-, NO, NO3-. C. NH4+, N2, N2O, NO, NO2-, NO3-.* D. NH3, NO, N2O, NO2, N2O5.
* Đối với học sinh trung bình
Câu 1: Trong bình kín chứa 0,5 mol H2 và 0,5 mol N2. Khi phản ứng đạt cân bằng có 0,02 mol NH3 được tạo thành. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp amoniac là:
A. 4% B. 2% C. 6% D. 5%
Câu 2: Cân bằng N2 + 3H2 ⇋ 2NH3 sẽ chuyển dịch theo chiều thuận nếu chịu tác động của các yếu tố nào sau đây?
A. Giảm áp suất, giảm nhiệt độ. B. Tăng áp suất, giảm nhiệt độ. C. Tăng áp suất, tăng nhiệt độ. D. Giảm áp suất, tăng nhiệt độ.
* Đối với học sinh khá - giỏi
Ví dụ 1: Một hỗn hợp gồm 100 mol N2 và H2 lấy theo tỉ lệ 1: 3. Áp suất của hỗn hợp đầu là 300 atm. Sau khi gây phản ứng tạo NH3 áp suất chỉ còn 285 atm (nhiệt độ của phản ứng được giữ không đổi). Vậy hiệu suất của phản ứng là:
A. 100 % B. 25 % C. 10 %* D. 90 %
Giải Phương trình: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3
Ban đầu 25 75 0 (mol) Phản ứng x 3x 2x (mol) Cân bằng sau p/ư: 25 -x 75-3x 2x (mol)
Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng: ns = 25 - x + 75- 3x + 2x (mol)
Ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất áp suất tỉ lệ thuận với số mol khí chứa trong bình:
ns nt
= PsPt → ns = 100300.285= 95
ta có: ns = 25 - x + 75 - 3x + 2x = 95→ x = 2,5 mol. Vậy H = 10%
Ví dụ 2: Một hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với hiđro là 4,25. Nung nóng X với bột Fe một thời gian để tổng hợp ra NH3, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối dX/Y = 0,8. Tính hiệu suất phản ứng:
A. 33,33% B. 25% C. 40% * D. 80%
Giải Ta có: nH2 = 3 nN2
dX/Y = Y M X M = ns msnt mt
=nsnt (Theo định luật bảo toàn khối lượng mtr = ms) Phương trình: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3
Ban đầu 1 3 0 (mol) Phản ứng x 3x 2x (mol) Sau p/ư 1 - x 3 - 3x 2x (mol)
Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng: ns = 1 - x + 3- 3x + 2x = 4-2x (mol) => nsnt =4−42x =0,8 => x=0,4
Vậy hiệu suất phản ứng H = 1
x
.100% = 40%
Ví dụ 3: Một bình phản ứng có dung tích không đổi, chứa hỗn hợp khí N2 và H2 với nồng độ tương ứng là 0,3 M và 0,7 M. Sau khi phản ứng tổng hợp NH3 đạt trạng thái cân bằng ở t0C, H2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp thu được. Hằng số cân bằng KC ở t0C của phản ứng có giá trị là A. 2,500 B. 0,609 C. 0,500 D. 3,125 * Giải Gọi lượng N2 phản ứng là x N2 + 3H2 → 2NH3 Bđ 0,3 0,7 0 Pư x 3x 2x Cb (0,3 – x) (0,7 – 3x) 2x 0,7 – 3x = 0,5(0,7 – 3x + 0,3 – x + 2x) x = 0,1 2 3 3 2 2 [NH ] [N ][H ] C K = [0,2]2 3 [0,2][0,4] = = 3,125 Bài tập tự luận
* Đối với học sinh yếu kém
Câu 1: Cần lấy bao nhiêu lít khí nitơ và khí hidro để điều chế được 67,2 lít khí amoniac? Biết rằng thể tích của các khí đều được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất của phản ứng là 25%.
Giải nNH3 = 2267,,42 = 3 mol
N2 + 3H2⇋ 2NH3 3mol
Với hiệu suất 25%: nN2 = 23 .10025 .22,4 = 134,4 (lít) nNH3 = 29 .10025 .22,4 = 403,2 (lít)
Câu 2: Một oxit A của nitơ có chứa 30,43% về khối lượng nitơ. Tỉ khối của A với không khí là 1,59. Tìm công thức phân tử của A.
Giải
Đặt A là NxOy. Theo đầu bài: %N = 30,43%; → %O = 69,57% x: y = :6916,57 14 43 , 30 =1:2 → A có công thức (NO2)n
MA = 46.n = 46 → n = 1. Vậy công thức phân tử của A là NO2.
Câu 3: Người ta thực hiện phản ứng tổng hợp NH3 từ 84g N2 và 12g H2. Sau phản ứng thu được 25,5g NH3.
a. Tính % thể tích hỗn hợp sau phản ứng. b. Tính hiệu suất của phản ứng.
Câu 4: Người ta thực hiện phản ứng tổng hợp NH3 từ 10 mol N2 và 10 mol H2. Sau phản ứng thu được 34g NH3.
a. Tính khối lượng các chất thu được sau phản ứng. b. Tính hiệu suất của phản ứng trên.
* Đối với học sinh trung bình
Câu 1: Nén 1 hỗn hợp khí gồm có 2 mol nitơ, 7 mol hidro trong 1 bình phản ứng có sẵn chất xúc tác và nhiệt độ của bình được giữ không đổi ở 4500C. Sau phản ứng thu được 8,2 mol hỗn hợp khí.
a. Tính % số mol nitơ đã phản ứng. b. Tính thể tích NH3 (đkc) được tạo thành
Câu 2: Ta muốn điều chế 17g NH3 thì phải dùng bao nhiêu lít N2 và H2 (đkc). Biết hiệu suất NH3 tạo ra đạt 5% so với lý thuyết. Muốn trung hòa hết lượng NH3 đó phải dùng bao nhiêu lít dd HCl 20% (d=1,1g/ml), biết rằng VN2:VH2 =1: 3
* Đối với học sinh khá - giỏi
Ví dụ 1: Trong một bình kín dung tích 56 lit chứa N2 và H2 theo tỉ lệ thể tích 1:4, ở 00C và 200 atm và một ít chất xúc tác (thể tích chất xúc tác không đáng kể). Nung nóng bình một thời gian sau đó đưa nhiệt độ về 00C thấy áp suất trong bình giảm 10% so với so với áp suất ban đầu. Tính hiệu suất phản ứng điều chế NH3.
Giải Phương trình: N2 + 3H2 ⇔ 2NH3
Ban đầu 100 400 0 (mol) Phản ứng x 3x 2x (mol) Sau p/ư 100-x 400-3x 2x (mol)
Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng: ns = 100 - x + 400- 3x + 2x (mol) (1) Tổng số mol (N2 và H2) khí ban đầu: t
PV 200.56 n 500mol 22, 4 RT .273 273 = = = Trong đó: nH2 = 500.4=400mol 5 và nN2 =500.1=100mol 5
Áp suất trong bình sau phản ứng Ps = 500.4 180atm
5 =
Ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất áp suất tỉ lệ thuận với số mol khí chứa trong bình:
= ⇒ = = t t s s s n p 500.180 n 450 n p 200 mol (2) Từ (1) và (2) ta có: ns = 100 - x + 400- 3x + 2x = 450→ x = 25 mol. Vậy H = 2pu = = 2bd N N n 25 .100% 25% n 100
Ví dụ 2: Khí N2O4 kém bền bị phân li theo phương trình: N2O4⇔ 2NO2 (1) Cho biết khi (1) đạt tới cân bằng:
- Ở 35oC hỗn hợp khí trong bình có tỷ khối so với H2 bằng 36,225. - Ở 45oC hỗn hợp khí trong bình có tỷ khối so với H2 bằng 33,4.
Trong cả hai trường hợp áp suất chung của hệ đều bằng 1atm.
Xác định độ phân li của N2O4 và Kp ở mỗi nhiệt độ trên? Chiều nghịch là phản ứng toả nhiệt hay thu nhiệt? Giải thích.
Giải
N2O4⇔ 2NO2. Giả sử ban đầu N2O4 có 1 mol Ban đầu 1
Phân li x 2x Cân bằng 1- x 2x
Số mol hỗn hợp ở trạng thái cân bằng: 1- x + 2x = 1+ x
Ở 35oC: M = 192+x = 36,225.2 => x = 0,2698 => α= 26,98% Ở 45oC: M = 192+x = 33,4.2 => x = 0,3772 => α= 37,72% Ở 35oC: PN2O4 = 11+−00,,26982698 = 0,575; PNO2 = 1-0,575 =0,425 KP= 0,4250,575.0,425= 0,314 atm Ở 45oC: PN2O4 = 11+−00,,37723772= 0,452; PNO2 = 1-0,452 =0,548 KP= 0,5480,452.0,548= 0,664 atm
Phản ứng theo chiều nghịch là toả nhiệt. Vì khi tăng nhiệt độ từ 350C lên 450C, α
tăng → chiều thuận là phản ứng thu nhiệt.
2.3.2.2. Bài tập bài amoniac và muối amoni
Bài tập trắc nghiệm
* Đối với học sinh yếu kém
Câu 1: Phản ứng của NH3 với Cl2 tạo ra “khói trắng“, chất này có công thức hóa học là:
A. HCl. B. N2. C. NH4Cl.* D. NH3.
Câu 2: Amoniac có khả năng phản ứng với nhiều chất, bởi vì: A. nguyên tử N trong amoniac có một đôi electron tự do.
B. nguyên tử N trong amoniac ở mức oxi hoá -3, có tính khử mạnh. C. amoniac là một bazơ.
Câu 3: Thuốc nổ đen là hỗn hợp của các chất nào sau đây?
A. KNO3 và S. B. KNO3, C và S.* C. KClO3, C và S. D. KClO3 và C.
Câu 4: Phản ứng hóa học nào sau đây chứng tỏ amoniac là một chất khử mạnh? A. NH3 + HCl → NH4Cl B. 2NH3 + H2SO4→ (NH4)2SO4 C. 2NH3 + 3CuO →to N2 + 3Cu + 3H2O *
D. NH3 + H2O NH4+ + OH-
Câu 5: Tìm kết luận sai trong số các kết luận sau:
A. Tất cả các muối amoni đều tan và là những chất điện li mạnh.
B. Muối amoni được tạo thành giữa NH3 và axit mạnh, khi bị thuỷ phân cho dung dịch có tính axit.
C. Hầu hết các muối amoni đều tan trong nước và điện li yếu. * D. Muối amoni kém bền với nhiệt.
Câu 6: Phản ứng nào sau đây chứng tỏ NH3 có tính khử? A. 4NH3 + CuCl2→ [Cu(NH3) 4]Cl2
B. NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH- C. NH3 + H2SO4 → NH4HSO4
D. 2NH3 + 9Fe2O3 → N2 + 6Fe3O4 + 3H2O *
Câu 7: Chất nào sau đây có thể dùng để làm khô khí NH3 (khi khí NH3 có lẫn hơi nước)?
A. H2SO4 đặc. B. CuCl2 khan. C. CaO.* D. CuSO4 khan.
Câu 8: Một bình cầu chứa đầy khí amoniac, được đậy bằng một nút cao su có cắm ống thuỷ tinh vuốt nhọn xuyên qua. Nhúng miệng bình cầu vào một chậu thuỷ tinh đựng nước có nhỏ vài giọt phenolphtalein không màu. Hãy dự đoán hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm trên?
A. Không có hiện tượng gì xảy ra.
B. Nước ở trong chậu thuỷ tinh phun mạnh vào bình cầu chuyển thành màu hồng* C. Nước ở trong chậu thuỷ tinh phun mạnh vào bình cầu chuyển thành màu xanh. D. Nước ở trong chậu thuỷ tinh phun mạnh vào bình cầu và không chuyển màu.
Câu 9: Phản ứng nào sau đây dùng để điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm A. N2 + 3H2 ⇋ 2 NH3
C. NH4+ + OH- →t0 NH3 + H2O * D. NH4Cl →0
t NH3 + HCl
Câu 10: Cho phản ứng: NH3 + O2 →t0 NO + H2O. Hệ số cân bằng liên tiếp từ trái sang phải là:
A. 4, 5, 4, 6* B. 4, 4, 5, 6 C. 5, 4, 5, 6 D. 5, 5, 4, 6
* Đối với học sinh trung bình
Câu 1: Để tách riêng NH3 ra khỏi hỗn hợp gồm N2, H2 và NH3 trong công nghiệp, người ta đã sử dụng phương pháp nào sau đây?
A. Cho hỗn hợp đi qua dung dịch nước vôi trong. B. Cho hỗn hợp đi qua CuO nung nóng.
C. Cho hỗn hợp đi qua dung dịch H2SO4 đặc.
D. Nén và làm lạnh hỗn hợp ở nhiệt độ thích hợp, NH3 hoá lỏng.*
Câu 2: Nhỏ từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch CuSO4 cho tới dư. Hiện tượng quan sát được là:
A. xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt.
B. xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần.
C. xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến không đổi. Sau đó lượng kết tủa giảm dần cho tới khi tan hết thành dung dịch màu xanh đậm.*
D. xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng đến không đổi.
Câu 3: Cho dung dịch NH3 đến dư vào 20 ml dung dịch Al2(SO4)3. Lọc lấy chất kết tủa và cho vào 10 ml dung dịch NaOH 2 M thì kết tủa vừa tan hết. Vậy nồng độ mol/l của dung dịch Al2(SO4)3 đã dùng là:
A. 1 M B. 0,25 M C. 0,5 M * D. 0,75 M
Câu 4: Dung dịch NH3 có thể phản ứng với những chất nào sau đây? H3PO4 (1); CuCl2 (2); Fe(NO3)3 (3); HCl (4); O2 (5); Ba(OH)2 (6).
A. 1, 2, 4, 5, 6 B. 1, 2, 3, 6 C. 1, 2, 3, 4, 6 D. 1,2,3,4,5 *
Câu 5: Nhỏ dung dịch NaOH tới dư, sau đó nhỏ tiếp dd NH3 dư vào các lọ đựng các dung dịch sau: Zn(NO3)2, FeCl2, HCl, AgNO3, CuSO4. Số kết tủa thu được là?
Câu 6: Cho phản ứng:NH3 + Cl2→ NH4Cl + N2. Hệ số cân bằng liên tiếp từ trái sang phải là:
A. 2, 3, 6, 1 B. 4, 3, 6, 2 C. 8, 3, 6, 1 * D. 4, 3,,3, 2
Câu 7: Phản ứng nhiệt phân không đúng là:
A. NH4Cl→t0 NH3 + HCl B. NH4NO3 0 t →N2 + H2O * C. 2KNO3 0 t →2KNO2 + O2 D. 2NaHCO3 0 t →Na2CO3 + CO2 + H2O
* Đối với học sinh khá giỏi
Câu 1: Cho sơ đồ tổng hợp HNO3 với hiệu suất của từng giai đoạn như sau: NH3 +O2,80%→NO +O2,100%→NO2 +O2,H2O,70%→HNO3
Từ 11,2 lít NH3 (đktc) người ta thu được 200 ml dung dịch HNO3. Nồng độ mol của dung dịch HNO3 thu được là:
A. 1,2M B. 0,8M C. 1,4M * D. 1,1M
Câu 2: Cho chuỗi phản ứng sau:
Muối (X) →t0 Khí (Y) + H2O (Y) + O2 3000 →0C Khí (Z) + Khí (T)
(T) + H2O → (Z) + (G) (G) + Cu →t0 Muối (H) + Khí (Z) + H2O Công thức của X, Y, Z, T, G và H lần lượt là:
A. NH4NO2, N2, NO, NO2, HNO3, Cu(NO3)2 * B. NH4NO3, N2O, NO, NO2, HNO3,Cu(NO3)2 C. NH4Cl, NH3, NO, NO2, HNO3, Cu(NO3)2 D.(NH4)2SO4, NH3, NO, NO2, HNO3, Cu(NO3)2
Bài tập tự luận
*Đối với học sinh yếu kém
Câu 1: Hỗn hợp N2 và hiđro có tỉ lệ số mol là 1:3 được lấy vào bình phản ứng có dung tích 20 lít. Áp suất của hỗn hợp khí lúc đầu là 372 atm và nhiệt độ là 427oC.
a. Tính số mol N2 và H2 lúc đầu.
b. Tính tổng số mol các khí trong hỗn hợp sau phản ứng biết hiệu suất của phản ứng là 20%.
Câu 2: Trộn 8 lít H2 với 3 lít N2 rồi đun nóng với chất xúc tác bột sắt. Sau phản ứng thu được 9 lít hỗn hợp khí. Tính hiệu suất phản ứng. Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất.
* Đối với học sinh trung bình
Câu 1: Viết phương trình hóa học của các phản ứng thực hiện sơ đồ chuyển hoá sau a. NH3 (1) (2) → ¬ N2 →(3) Mg3N2→(4) NH3→(5) NH4NO3→(6) N2O →(7) HCl→(8) NH4Cl→(9) NH4NO3→(10) NH3
→(11) NO→(12) NO2→(13) HNO3→(14) Cu(NO3)2→(15) CuO→(16) N2 b. NH4NO2→ N2→ NO → NO2→ NaNO3→ O2