ÔN TẬP CHƯƠNG II
NITƠ
Cấu tạo phân tử
Nằm ở ô thứ 7, nhóm VA, chu kì
2 trong bảng tuần hoàn
N (Z=7): 1s^2 2s^2 2p^3.
CTCT: N ≡ N.
Liên kết 3 bền vững
Trơ về mặt hóa học
Tính chất hóa học
Tính chất vật lý
Là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196ºC.
Khí nitơ tan rất ít trong nước ( ở ĐK thường, 1 lít nước hòa tan được 0,015 lít khí nitơ )
Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp
N có các số oxi hóa : -3, 0,
+1, +2, +3, +4, +5.
Tính oxi hóa
- Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua:
6Li + N2 → 2Li3N. - Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với nhiều kim loại:
3Mg + N2 → Mg3N2 (magie nitrua).
Tác dụng với kim loại
Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác. Nitơ phản ứng với hidro tạo amoniac.
Tác dụng với hiđro
Tính khử
- Ở nhiệt độ cao (3000 ºC) Nitơ phản ứng với oxi tạo nitơ monoxit.
N2 + O2 2NO (không màu)- Ở điều kiện thường, nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo nitơ đioxit màu nâu đỏ.
2NO + O2 → 2N
- Ở điều kiện thường, nitơ monoxit tác dụng với oxi không khí tạo nitơ đioxit màu nâu đỏ.
AMONIAC VÀ MUỐI AMONI
Amoniac ( NH3 )
Cấu tạo phân tử
Tác dụng với kim loại
Tính chất vật lý
Amoniac (NH3) là chất khí không màu, có mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí, tan rất nhiều trong nước.
Ở điều kiện thường 1 lít nước hòa tan được khoảng 800 lít khí amoniac
Tính chất
hóa học
Tính bazơ yếu
NH3 + H2O ⇆ NH4+ + OH-
- Dung dịch amoniac có tính bazo nên có thể dùng giầy quỳ tím ẩm để nhận biết khí amoniac
→ quỳ tím hóa xanh
Tác dụng với nước
Tác dụng với dung dịch muối:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4C
Tác dụng với dung dịch muối
Tính khử
Khi amoniac cũng như dung dịch amoniac, tác dung dịch axit tạo ra muối amoni
NH3 + HCl → NH4Cl (amoni clorua)
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 (amoni sunfat)
Tác dụng với axit
- 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).
- Amoni cháy trong oxi cho ngọn lửa màu vàng, tạo ra khí nitơ và nước
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O- Tác dụng với oxi
Ứng dụng
Amoniac được dùng để:
- Sản xuất axit nitric, phân đạm như urê, amoni nitrat,
amoni sunfat, ... - Điều chế hiđrazin N2H4 làm nhiên liệu cho tên
lửa - Amoniac lỏng được dùng làm chất gây lạnh trong thiết bị
lạnh.
Điều chế
Khí amoniac được điều chế bằng cách đun nóng muối amoni, thí dụ NH4Cl, với Ca(OH)2:
NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + NH3 + H2O ( có nhiệt độ)
Để làm khô khí, người ta cho khí amoniac vừa
tạo thành có lẫn hơi nước đi qua bình đựng vôi
sống (CaO).
Để điều chế nhanh một lượng nhỏ khí
amoniac, người ta đun nóng dung dịch
amoniac đậm đặc.
Trong phòng thí nghiệm
Khí amoniac được tổng hợp từ nitơ và hiđro
theo phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt sau:
N2 (k) + 3H2(k) ⇔ 2NH3 (k); ∆H < 0
Với các điều kiện sau:
Nhiệt độ: 450 - 500 oC.
Áp suất cao: 200 - 300 atm.
Chất xúc tác là sắt kim loại được trộn thêm
Al2O3, K2O, ...
Hỗn hợp khí tạo ra được làm lạnh để tách
hóa lỏng amoniac.
Trong tự nhiên
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
Tác dụng với dung dịch kiềm
NH4Cl +NaOH → NaCl + NH3 + H2O (có nhiệt độ)
NH4+ +OH- → NH3 + H2O (có nhiệt độ) Các phân tử muối amoni khác: NH4NO3, (NH4)2SO4 cũng có phản ứng với kiềm tương tự
NH4Cl
Phản ứng nhiệt phân
Muối amoni chứa gốc axit không có tính oxi hóa
: NH4Cl → NH3 + HCl (hiện tượng thăng hoa (có nhiệt độ)
(NH4)2CO3 → NH3 + NH4HCO3 (có nhiệt độ)
NH4HCO3 → NH3 + H2O + CO2 (có nhiệt độ)
- Muối amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa khi bị nhiệt phân cho ra N2, N2O.
NH4NO2 → N2 + 2H2O (có nhiệt độ)
NH4NO3 → N2O + H2O (có nhiệt độ)*
Axit nitric và muối Nitrat
Axit Nitric
Cấu tạo phân tử
HNO3 → H+ + NO3- (tính axit)
Trong hợp chất HNO3, nguyên tố nitơ có số
oxi hóa cao nhất là
Tính chất vật lý
- Là chất lỏng không màu, D = 1,53g/cm3.
- Bốc khói mạnh trong không khí ẩm.
- Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần.
4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O
Tính chất hóa học
Tính axit (do H+)
Là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch:
HNO3 → H+ + NO3-
Làm quỳ tím hóa đỏ
**Tác dụng oxit bazo, bazo → muối + H2O
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O*
*Tác dụng với muối → muối mới + axit mới
**CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O*
Tính oxi hóa
Tính axit
- Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...
Ví dụ:
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 hơn: Mg, Zn, Al, ...
- HNO3 đặc bị khử đến NO2.
Ví dụ:
Mg + 4HNO3(đ) → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. - HNO3 loãng bị khử đến N2O hoặc N2.
8Al + 30HNO3(l) → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O - HNO3 rất loãng bị khử đến NH3(NH4NO3).
4Zn + 10HNO3 (rất loãng) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội.
- Với kim loại: HNO3 oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ vàng (Au) và platin(Pt))
Khi đun nóng HNO3 đặc có thể tác dụng với phi: C, P, S, …(trừ N2 và halogen).
S + 6HNO3(đ) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
- H2S, HI, SO2, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO3 nguyên tố bị oxi hoá trong hợp chất chuyển lên mức oxi hoá cao hơn.
Ví dụ:
3FeO + 10HNO3(đ) → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
3H2S + 2HNO3(đ) → 3S + 2NO + 4H2O
Với hợp chất
Ứng dụng
- Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH4NO3, …
- Ngoài ra sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm, …
Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
Axit HNO3 được điều chế bằng cách cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tác dụng với axit H2SO4 đặc, nóng:
NaNO3(r) + H2SO4(đ) →(nhiệt độ) HNO3+ NaHSO4
2. Trong công nghiệp
Được điều chế từ NH3 qua các giai đoạn:
NH3 → NO → NO2 → HNO3
4NH3 + 5O2 → ( nđ,pt) 4NO + 6H2O
2NO + O2 → 2NO2
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3
Muối Nitrat
Tính chất vật lý
- Dễ tan trong nước, là chất điện ly mạnh trong dung dịch phân ly hoàn toàn thành các ion. Ví dụ : Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3-
- Ion NO3- không màu, màu của 1 số muối nitrat là do màu của cation kim loại.
Tính chất hóa học
Các muối nitrat của kim loại kiềm và kiềm thổ có môi trường trung tính, muối của kim loại khác có môi trường axit (pH < 7).
1. Nhiệt phân muối Nitrat
Muối nitrat của các kim loại hoạt động (trước Mg): M(NO3)n →(nhiệt độ) M(NO2)n+ O2↑
Muối nitrat của kim loại từ Mg → Cu:
M(NO3)n → MxOy + NO2↑+ O2↑
Muối của những kim loại kém hoạt động (sau Cu):
M(NO3)n → M + NO2 + O2
2. Nhận biết ion nitrat
Trong môi trường axit, ion NO3- thể hiện tính oxi hóa giống như HNO3. Do đó thuốc thử dùng để nhận biết ion NO3- là hỗn hợp vụn đồng và dung dịch H2SO4 loãng, đun nóng.
Hiện tượng: dung dịch có màu xanh, khí không màu hóa nâu đỏ trong không khí.
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ (dd màu xanh) + 2NO↑ + 4H2O
2NO + O2 (không khí) → 2NO2 (màu nâu đỏ)
Với kim loại
Với phi kim
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.
click to edit
- KNO3 còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen.