Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
CHƯƠNG II: NITƠ - Coggle Diagram
CHƯƠNG II: NITƠ
NITƠ
Cấu tạo:
- N (z=7): 1s²2s²2p³
- Công thức cấu tạo: N≡N
- Công thức phân tử: N₂
Tính chất hóa học:
Các mức oxi hóa của N là -3; 0; +1; +2; +3; +4.
1. Tính oxi hóa:
- Tác dụng với kim loại:
Vd1: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂ (có nhiệt độ cao)
Vd2: 3Ca + N₂ → Ca₃N₂ (có nhiệt độ cao)
*Chú ý: 3Li + N₂ → 2Li₃N (không cần điều kiện)
- Tác dụng với hidro:
3H₂ + N₂ ⇄ 2NH₃ (có nhiệt độ cao, áp suất cao và chất xúc tác)
2. Tính khử:
N₂ + O₂ ⇄ 2NO ( có nhiệt độ khoảng 3000°C, hồ quang điện)
2NO + O₂ → 2NO₂ (điều kiện thường), (cho ra khí NO2 có màu nâu đỏ)
4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃ (tên gọi axit nitric)
*Các oxit của nitơ: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅
Lý tính và trạng thái tự nhiên của nitơ:
- Ở điều kiện thường, nitơ là chất không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196°C.
- Khí nitơ tan rất ít trong nước.
- Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp.
Trạng thái tự nhiên:
Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do và dạng hợp chất.
- Ở dạng tự do, khí nito chiếm 80% thể tích của không khí.
- Ở dạng hợp chất, nito có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaNO₃, với tên gọi là diêm tiêu natri
Ngoài ra nito có trong thành phần của protein, axit ucleic,.. và nhiều hợp chất khác.
Ứng dụng và điều chế:
1. Ứng dụng:
- Nguyên tố nito là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.
- Được dùng làm môi trường trơ trong công nghiệp.
- Được dùng để tổng hợp khí amoniac, từ đó sản xuất ra axit nitric, phân đạm.
- Nito lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu sinh học khác.
2. Điều chế:
a. Trong công nghiệp:
Chưng cất phân đoạn không khí lỏng, thu nito ở nhiệt độ -196°C, vận chuyển trong các bình thép, nén dưới áp suất 150 atm.
b. Trong phòng thì nghiệm:
Đun nóng nhẹ dung dịch bão hòa muối amoni nitrit:
NH₄NO₂ → N₂↑ + 2H₂O (có nhiệt độ)
NH₄Cl + NaNO₂ → N₂↑ + 2H₂O + NaCl (có nhiệt độ)
AMONIAC
Tính chất hóa học:
1. Tính bazơ yếu:
a. Tác dụng với nước:
NH₃ + H₂O ⇋ NH₄⁺ + OH⁻
⇒ Dung dịch NH₃ là một dung dịch bazơ yếu.
- Có thể nhận biết khí amoniac bằng quỳ tím ẩm.
b. Tác dụng với dung dịch muối (muối của những kim loại có hidroxit không tan):
AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl
Al³⁺ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + 3NH₄⁺
c. Tác dụng với axit cho ra muối amoni:
NH₃ + HCl → NH₄Cl (amoni clorua)
2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ (amoni sunfat)
2. Tính khử:
- Amoniac có tính khử: phản ứng được với oxi, clo và khử một số oxit kim loại (Nitơ có số oxi hóa từ -3 đến 0, +2).
a. Tác dụng với oxi:
4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O (kèm nhiệt độ)
4NH₃ + 5O₂ → 4NO 6H₂O (kèm nhiệt độ, chất xúc tác)
b. Tác dụng với clo:
2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl
- NH₃ kết hợp ngay với HCl vừa sinh ra tạo “khói trắng” NH₄Cl
Ứng dụng:
Amoniac được sử dụng chủ yếu để:
- Sản xuất axit nitric, phân đạm như urê, amoni nitrat, amoni sunfat,..
- Điều chế hidrozin N2H4 làm nhiên liệu cho tên lửa.
- Amoniac lỏng dùng làm chất gây lạnh trong thiết bị lạnh.
Tính chất vật lý:
- Khí amoniac là chất khí không màu, có mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí.
- Khí amoniac tan rất nhiều trong nước, ở điều kiện thường, một lít nước hòa tan được khoảng 800l khí amoniac.
Điều chế:
1. Trong phòng thí nghiệm:
Đun nóng muối amoni với Ca(OH)₂
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O (kèm nhiệt độ)
2. Trong công nghiệp:
- Tổng hợp từ nitơ và hiđro
N₂(k) + 2H₂(k) ⇄ 2NH₃(k) (có nhiệt độ, áp suất, xúc tác)
- Nhiệt độ: 450 – 500°C.
- Áp suất cao từ 200 – 300 atm.
- Chất xúc tác: sắt kim loại được trộn thêm Al₂O₃, K₂O,...
- Làm lạnh hỗn hợp khí bay ra, NH₃ hóa lỏng được tách riêng.
- Là tinh thể ion gồm cation NH₄⁺ và anion gốc axit.
Cấu tạo phân tử:
Trong phân tử NH₃, N liên kết với ba nguyên tử hidro bằng ba liên kết cộng hóa trị có cực. NH₃ có cấu tạo hình chóp với nguyên tử Nitơ ở đỉnh. Nitơ còn một cặp electron hóa trị là nguyên nhân tính bazơ của NH₃.
MUỐI AMONI
Tính chất vật lý:
- Là những hợp chất tinh thể ion, phân tử gồm cation NH₄⁺ và anion gốc axit.
- Tan nhiều trong nước điện ly hoàn toàn thành các ion.
NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻; ion NH₄⁺ không có màu.
Tính chất hóa học:
1. Tác dụng với dung dịch kiềm (nhận biết ion amoni, điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm):
(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → 2NH₃↑ + 2H₂O + Na₂SO₄ (kèm nhiệt độ)
Phương trình ion rút gọn:
NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O
2. Phản ứng nhiệt phân:
- Muối amoni chứa gốc của axit không có tính oxi hóa khi nung nóng bị phân hủy thành NH3.
(NH₄)₂CO₃ → NH₃ + NH₄HCO₃ (kèm nhiệt độ)
NH₄HCO₃ → NH₃ + CO₂ + H₂O (kèm nhiệt độ)
NH₄HCO₃ (bột nở) được dùng làm xốp bánh.
- Muối amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa khi bị nhiệt phân cho ra N₂, N₂O.
NH₄NO₂ → N₂ + H₂O (có nhiệt độ)
NH₄NO₃ → N₂O + H₂O (có nhiệt độ).
AXIT NITRIC
Cấu tạo phân tử:
- Cấu tạo phân tử: HNO₃
HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻
N⁺⁵ (NO₃⁻) là mức oxi hóa cao nhất → giảm → tính oxi hóa.
Tính chất vật lý:
- Axit nitric là chất lỏng không màu, bốc khói trong không khí ẩm, D = 1,53g/cm³
- Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần.
4HNO₃ → 4NO₂(màu đỏ) + O₂ + 2H₂O
- Axit nitric tan vô hạn trong nước.
Tính chất hóa học
-
3. Tính oxi hóa:
HNO₃ là chất oxi hóa mạnh:
a. Tác dụng với kim loại:
- Khi tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ vàng (Au) và platin(Pt)) làm cho kim loại đạt mức oxi hóa cao nhất.
- Khi tác dụng với kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag,...) HNO₃ đặc bị khử đến NO₂, còn HNO₃ loãng bị khử đến NO.
Cu + 4HNO₃(đ) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
3Cu + 8HNO₃(l) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
- Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh: Mg, Zn, Al,... HNO₃ đặc bị khử đến NO₂.
Vd: Mg + 4HNO₃(đ) → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.
- HNO₃ loãng bị khử đến N₂O; N₂; NH₄NO₃.
Vd: 8Al + 30HNO₃(l) → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O
*Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc nguội.
b. Tác dụng với phi kim:
Khi đun nóng HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi kim: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).
S + 6HNO₃(đ) → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O (kèm nhiệt độ)
c. Tác dụng với hợp chất: HNO₃ nóng tác dụng được với nhiều hợp chất: HI, SO₂, FeO,..
Ví dụ: 3H₂S + 2HNO₃(l) → 3S + 2NO + 4H₂O
- Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc.
1. Tác dụng với oxit bazo:
CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O
- Tác dụng với bazo:
2HNO₃ + Ba(OH)₂ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O
Ứng dụng:
- Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH4NO3,...
- Ngoài ra sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm,…
MUỐI NITRAT
Tính chất hóa học:
- TH1: Muối nitrat của kim loại trước Mg:
TQ: M(NO₃)n → M(NO₂)n + 1/2O₂ (kèm nhiệt độ)
VD: NaNO₃ → NaNO₂ + 1/2O₂ (kèm nhiệt độ)
- TH2: Muối nitrat của kim loại từ Mg → Cu:
TQ: M(NO₃)n → M₂On + n/2O₂ + 2nNO₂ (kèm nhiệt độ)
VD: 2Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 1/2O₂ (kèm nhiệt độ)
- TH3: Muối nitrat của kim loại sau Cu:
TQ: M(NO₃)n → M + n/2O₂↑ + nNO₂ (kèm nhiệt độ)
VD: AgNO₃ → Ag + NO₂ + 1/2O₂ (kèm nhiệt độ)
Thành phần và tính chất vật lý:
- Thành phần: Gồm cation kim loại (NH₄⁺) và anion NO₃⁻.
Vd: NaNO₃, KNO₃, AgNO₃,...
- Tính chất vật lý:
Tất cả các muối nitrat tan tốt trong nước → chất điện li mạnh
NaNO₃ → Na⁺ + NO₃⁻
Ion NO₃⁻ không màu, màu của muối phụ thuộc vào cation kim loại.
Ứng dụng:
- Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp như NH4NO3, NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2.
- KNO3 còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen.