Bài 8: Amoniac và muối amoni

AMONIAC

I.Cấu tạo phân tử

Trong phân tử amoiac:

- N liên kết với H bằng liên kết cộng hóa trị có cực.

- Có cấu tạo hình chóp với nguyên tử N ở đỉnh.

- Nguyên tử N có cặp electron hóa trị tham gia liên kết với nguyên tử khác.

II.Tính chất hóa học

1.Tính bazơ yếu

- Tác dụng với H₂O giải phóng OH^- và dẫn điện

\[N{{H}_{3}}+{{H}_{2}}O\rightleftarrows NH_{4}^{+}+O{{H}^{-}}\]

- Tác dụng với dung dịch muối tạo thành kết tủa hiđroxit. Ví dụ:

\[AlC{{l}_{3}}~+\text{ }2N{{H}_{3}}~+\text{ }3{{H}_{2}}O\text{ }\to \text{ }Al{{\left( OH \right)}_{3}}~+\text{ }3N{{H}_{4}}Cl\]

- Tác dụng với axit tạo muối amoni

\[N{{H}_{3}}~+\text{ }HCl\text{ }\to \text{ }N{{H}_{4}}Cl\]

2.Tính khử

Trong phân tử NH₃ nguyên tử N có số oxi hóa là -3 là số oxi hóa thấp nhất vì vậy amoniac có tính khử.

- Tác dụng với oxi

\[4N{{H}_{3}}~+\text{ 3}{{\text{O}}_{2}}\text{ }\xrightarrow{{{t}^{0}}}\text{ 4}{{N}_{2}}+6{{H}_{2}}O\]

- Tác dụng với clo

\[N{{H}_{3}}~+\text{ }3C{{l}_{2}}~\to \text{ }{{N}_{2}}~+\text{ }6HCl\]

III.Tính chất vật lí và ứng dụng

- Amoniac là chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí, tan nhiều trong nước.

- Amoniac được sử dụng chủ yếu để sản xuất axit nitric, phân đạm làm nhiên liệu điều chế tên lửa, làm chất làm lạnh.

IV.Điều chế

- Trong phòng thí nghiệm

\[2N{{H}_{4}}Cl+\text{ Ca(O}H{{)}_{2}}\text{ }\xrightarrow{{{t}^{0}}}\text{ Ca}C{{l}_{2}}+2N{{H}_{3}}\uparrow +2{{H}_{2}}O\]

- Trong công nghiệp

\[{{N}_{2}}(k)+3{{H}_{2}}(k)\overset{{{t}^{0}}.p}{leftrightarrows}2N{{H}_{3}}(k)\]

MUỐI AMONI

I.Tính chất vật lí

Tất cả các muối amoni đều tan nhiều trong nước, khi tan điện li hoàn toàn tạo thành các ion.

II. Tính chất hóa học

1.Tác dụng với dung dịch kiềm

\[{{(N{{H}_{4}})}_{2}}S{{O}_{4}}+2NaOH\xrightarrow{{{t}^{0}}}2N{{H}_{3}}\uparrow +2{{H}_{2}}O+N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}\]

\[\Rightarrow \]Đây là phản ứng nhận biết ion amoni.

2.Phản ứng nhiệt phân

- Muối amoni chứa gốc axit không có tính oxi hóa. Ví dụ

\[N{{H}_{4}}Cl\xrightarrow{{{t}^{0}}}N{{H}_{3}}\uparrow +HCl\uparrow \]

\[{{(N{{H}_{4}})}_{2}}C{{O}_{3}}~\to ~\text{ }2N{{H}_{3}}~+\text{ }C{{O}_{2}}~+\text{ }{{H}_{2}}O\]

- Muối amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa. Ví dụ:

\[N{{H}_{4}}N{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}{{N}_{2}}+2{{H}_{2}}O\]

\[N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}~\text{ }{{N}_{2}}O~~+\text{ }{{H}_{2}}O\]

BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1 ( Trang 31 – SGK)

Mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm chứng minh rằng ammoniac tan nhiều trong nước.

Bài giải:

Nạp đầy khí \[N{{H}_{3}}\]vào bình thủy tinh trong suốt, đậy bình bằng ống cao su có ống thủy tinh vuốt nhọn xuyên qua. Nhúng dần ống thủy tinh vào một chậu thủy tinh chứa nước có pha vài giọt dung dịch phenolphtalein, ta thấy nước trong chậu phun vào bình thành những tia màu hồng. Đó là do khí \[N{{H}_{3}}\] tan nhiều trong nước làm giảm áp suất trong bình và nước bị hút vào bình. Tia nước có màu hồng chứng tỏ dung dịch có tính bazơ.

Bài 2 (Trang 31 – SGK)

Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau đây và viết các phương trình hóa học:

\[{{A}_{(k)}}\xrightarrow[(1)]{+{{H}_{2}}O}{{A}_{(\text{dd})}}\xrightarrow[(2)]{+HCl}B\xrightarrow[(3)]{+NaOH}{{A}_{(k)}}\text{ }\xrightarrow[(4)]{+HN{{O}_{3}}}C\text{ }\xrightarrow[(5)]{{{t}^{0}}}D+{{H}_{2}}O\]

Biết rằng A là hợp chất của nitơ.

Bài giải:

Chọn  A: NH₃;   B: NH₄Cl;  C: NH₄NO₃;  D: N₂O

(1) Khí \[N{{H}_{3}}~+\text{ }{{H}_{2}}O\leftrightarrows N{{H}_{4}}OH\]

(2) \[N{{H}_{3}}~+\text{ }HCl\text{ }\to \text{ }N{{H}_{4}}Cl\]

(3) \[N{{H}_{4}}Cl\text{ }+\text{ }NaOH\text{ }\to \text{ }N{{H}_{3}}\uparrow \text{ }+\text{ }NaCl\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}O\]

(4) \[N{{H}_{3}}~+\text{ }HN{{O}_{3}}~\to \text{ }N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}\]

(5) \[N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}~\to \text{ }{{N}_{2}}O\text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\].

Bài 3 (Trang 31 – SGK)

 Hiện nay, để sản xuất ammoniac, người ta điều chế nitơ và hiđro bằng cách chuyển hóa có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí metan (thành phần chính của khí thiên nhiên). Phản ứng giữa khí metan và hơi nước tạo ra hiđro và cacbon đioxit. Để loại khí oxi và thu khí nitơ, người ta đốt khí metan trong một thiết bị kín chứa không khí.

Hãy viết các phương trình hóa học của phản ứng điều chế hiđro, loại khí oxi và tổng hợp khí ammoniac.

Bài giải:

CH₄ + 2H₂O  CO₂ + 4H₂

CH₄ + 2O₂ (kk)  CO₂ + 2H₂O nên còn lại N₂

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH_3.

Bài 4 (Trang 31 – SGK)

Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các dung dịch: NH₃, Na₂SO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄. Viết phương trình hóa học của các phản ứng đã dùng.

Bài giải:

Cho quỳ tím vào từng ống: ống màu xanh là dung dịch NH₃; hai ống có màu hồng là NH₄Cl và (NH₄)₂SO₄; ống không có hiện tượng gì là Na₂SO₄.

Cho Ba(OH)₂ vào hai ống làm hồng quỳ tím. Nếu thấy ống nào có khí bay ra mùi khai là NH₄Cl, ống vừa có khí bay ra mùi khai vừa có kết tủa là (NH₄)₂SO₄.

\[{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}S{{O}_{4}}+Ba{{\left( OH \right)}_{2}}\to BaS{{O}_{4}}\downarrow +2N{{H}_{3}}\uparrow +2{{H}_{2}}O\]

\[2N{{H}_{4}}Cl+Ba{{\left( OH \right)}_{2}}\to BaC{{l}_{2}}+2N{{H}_{3}}\uparrow +2{{H}_{2}}O\].

Bài 5 (Trang 31 – SGK)

Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac chuyển dịch sang phải, cần phải đồng thời:

A. Tăng áp suất và tang nhiệt độ.

B. Giảm áp suất và giảm nhiệt độ.

C. Tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

D. Giảm áp suất và tang nhiệt độ.

Bài giải:

Chọn đáp án C

Bài 6 (Trang 31 – SGK)

Trong phản ứng nhiệt phân các muối NH₄NO₂ và NH₄NO₃, số oxi hóa của nitơ biến đổi như thế nào ? Nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất khử và nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất oxi hóa ?

Bài giải:

\[N{{H}_{4}}N{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}~~{{N}_{2}}~+\text{ }2{{H}_{2}}O;~~~~~~\text{ }\]

\[N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}~~\xrightarrow{{{t}^{0}}}{{N}_{2}}O\text{ }+\text{ }2{{H}_{2}}O\]

N có số oxi hóa +3 và +5 trong NO₂^- và NO₃^- : đóng vai trò chất oxi hóa.

N có số oxi hóa -3 trong NH₄⁺: đóng vai trò chất khử.

 

Bài 7 (Trang 331- sGK)

Cho dung dịch NaOH dư vào 150,0 ml dung dịch (NH₄)₂SO₄ 1,00 M, đun nóng nhẹ.

a) Viết phương trình hóa học ở dạng phân tử và dạng ion rút gọn.

b) Tính thể tích khí (đktc) thu gọn.

Bài giải:

a) \[2NaOH\text{ }+\text{ }{{(N{{H}_{4}})}_{2}}S{{O}_{4}}~\to \text{ }2N{{H}_{3}}\uparrow \text{ }+\text{ }N{{a}_{2}}S{{O}_{4}}~+\text{ }2{{H}_{2}}O\]

\[N{{H}_{4}}^{+}~+\text{ }O{{H}^{-}}~\to \text{ }2N{{H}_{3}}\uparrow \text{ }+\text{ }{{H}_{2}}O\]

b) \[{{n}_{{{\left( N{{H}_{4}} \right)}_{2}}S{{O}_{4}}}}~=\text{ }0,15.\text{ }1\text{ }=\text{ }0,15\text{ }mol\]

Theo phương trình \[{{n}_{N{{H}_{3}}}}~=\text{ }2.\text{ }n{{(N{{H}_{4}})}_{2}}SO4\text{ }=\text{ }0,15.\text{ }2\text{ }=\text{ }0,3\text{ }mol\]

\[{{V}_{N{{H}_{3}}}}~=\text{ }0,3.\text{ }22,4\text{ }=\text{ }6,72\text{ }l\acute{i}t\]

Bài 8 (Trang 31 – SGK)

Phải dùng bao nhiêu lít khí nitơ và bao nhiêu lít khí hiđro để điều chế 17,0 gam NH₃ ? Biết rằng hiệu suất chuyển hóa thành amoniac là 25,0 %. Các thể tích khí được đo ở đktc.

A. 44,8 lít N₂ và 134,4 lít H₂

B. 22,4 lít N₂ và 134,4 lít H₂

C. 22,4 lít N₂ và 67,2 lít H₂

D. 44,8 lít N₂ và 67,2 lít H₂

Bài giải:

Chọn A.

Số mol \[N{{H}_{3}}=\frac{17}{17}=1\,(mol)\]

Theo pt: \[{{n}_{{{N}_{2}}}}~=\text{ }1/2\text{ }.\text{ }{{n}_{N{{H}_{3}}}}~=\text{ }1/2.\text{ }1\text{ }=\text{ }0,5\text{ }mol\]

\[{{n}_{{{H}_{2}}}}~=\text{ }3/2.\text{ }{{n}_{N{{H}_{3}}}}~=\text{ }3/2.\text{ }1\text{ }=\text{ }1,5\text{ }mol\]

Do hiệu suất 25 % nên thể tích N₂, H₂ cần gấp 4 lần so với lí thuyết.

\[{{n}_{{{N}_{2}}}}~=\text{ }2\left( \text{ }mol \right)\text{ }\] và \[{{n}_{{{H}_{2}}}}~=\text{ }6\left( mol \right).\]

\[\Rightarrow {{V}_{{{N}_{2}}}}~=\text{ }2.\text{ }22,4\text{ }=\text{ }44,8\text{ }\left( l \right)\text{ }\]

\[{{V}_{{{H}_{2}}}}~=\text{ }22,4.\text{ }6=\text{ }134,4\text{ }\left( l \right)\]

 

 

Bài viết gợi ý: