A. Tóm tắt kiến thức cơ bản: Amoniac và muối amoni
1. Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp, với nguyên tử nitơ ở đỉnh, đáy là một tam giác mà đỉnh là ba nguyên tử hiđro. Ba liên kết N-H đều là liên kết cộng hóa trị có cực, các cặp electron chung đều lệch về phía nguyên tử nitơ. Do đó, NH3 là phân tử có cực.
- Do có cặp electron tự do nên NH3 dễ nhận H+, thể hiện tính bazơ (tác dụng với nước tạo dung dịch làm quỳ tím hóa xanh, tác dụng với axit, tác dụng với dung dịch muối)
- Nitơ trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất (-3) nên NH3 thể hiện tính khử mạnh như tác dụng với oxi, clo và một số oxit kim loại.
2. Amoniac là chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí.
3. Trong phòng thí nghiệm NH3 được điều chế bằng cách cho muối amniac tác dụng với chất kiềm khi đun nóng nhẹ. Để điều chế nhanh một lượng nhỏ khí ammoniac người ta thường đun nóng dung dịch ammoniac đặc. Trong công nghiệp: Amoniac được tổng hợp từ khí N2 và khí H2 theo phản ứng:
N2(k) + 3H2(k)\[\rightleftharpoons \] 2NH3(k); ∆H = -92kJ
4. Muối amoni là những chất tinh thể ion, phân tử gồm cation amoni NH4+ và anion gốc axit. Tất cả các muối amoni đều dễ tan trong nước và khi tan điện li hoàn toàn thành các ion. Muối amoni phản ứng được với dung dịch kiềm, phản ứng nhiệt phân, với muối amoni mà anion gốc axit có tính oxi hóa mạnh như muối của axit nitro, axit nitric, nhiệt phân cho N2, N2O.
Ví dụ: NH4HCO3 \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] NH3 + CO2 + H2O
NH4NO2 \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] N2 + 2H2O
B. Giải bài tập SGK Hóa học 11
Câu 1.(Trang 37 SGK)
Mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm chứng minh rằng ammoniac tan nhiều trong nước.
Hướng dẫn giải
Nạp đầy khí NH3 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 NH3 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.
Câu 2.(Trang 37 SGK)
Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau đây và viết các phương trình hóa học:
Biết rằng A là hợp chất của nitơ.
Hướng dẫn giải
Chọn A: NH3; B: NH4Cl; C: NH4NO3; D: N2O
Phương trình hóa học:
.png)
(2) NH3 + HCl → NH4Cl
(3) NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O
(4) NH3 + HNO3 → NH4NO3
Câu 3.(Trang 37 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.
Hướng dẫn giải
CH4 + 2H2O \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] CO2 + 4H2
CH4 + 2O2(kk) \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] CO2 + 2H2O nên còn lại N2
N2 + 3H2 \[\rightleftharpoons \] 2NH3
Câu 4.(Trang 38 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.
Hướng dẫn giải
Để phân biệt các dung dịch: NH3, Na2SO4, NH4Cl, (NH4)2SO4, có thể dùng thuốc thử lần lượt là: Dung dịch BaCl2, dung dịch NaOH.
Câu 5.(Trang 38 SGK)
Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac chuyển dịch sang phải, cần phải đồng thời:
A. Tăng áp suất và tăng nhiệt độ.
B. Giảm áp suất và giảm nhiệt độ.
C. Tăng áp suất và giảm nhiệt độ.
D. Giảm áp suất và tăng nhiệt độ.
Hướng dẫn giải
Chọn C: Tăng áp suất và giảm nhiệt độ.
Câu 6.(Trang 38 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 ?
Hướng dẫn giải
NH4NO2 \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] N2 + 2H2O
NH4NO3 \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] N2O + 2H2O
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.
Câu 7.(Trang 38 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.
Hướng dẫn giải
n(NH4)2SO4 = 0,15.1 = 0,15 mol
=> nNH+ = 0.3 mol
(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 ↑ + 2H2O
NH4+ + OH- → NH3 ↑ + H2O
0,3 mol 0,3 mol
Vậy VNH3 = 0,3.22,4 = 6,72l
b) Thể tích NH3 thu được (đktc): 6,72 lít.
Câu 8.(Trang 38 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
Hướng dẫn giải
Do hiệu suất 25 % nên thể tích N2, H2 cần gấp 4 lần so với lí thuyết.
Nên đáp án đúng là A