Chi tiết thông tin

Bài 8 : Amoniac và muối amoni

101 View

Tính chất của Amoniac (NH₃), muối Amoni

A. AMONIAC

I. 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.

II. Tính chất vật lý

- Amoniac (NH₃) là chất khí không màu, có mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí, tan rất nhiều trong nước.

III. Tính chất hóa học

1. Tính bazơ yếu - Tác dụng với nước:

NH₃ + H₂O ⇋ NH₄⁺ + OH^-

⇒ Dung dịch NH₃ là một dung dịch bazơ yếu. - 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⁺

- Tác dụng với axit → muối amoni:

NH₃ + HCl → NH₄Cl (amoni clorua)

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ (amoni sunfat)

2. Khả năng tạo phức Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối ít tan của một số kim loại, tạo thành các dung dịch phức chất. Ví dụ: * Với Cu(OH)₂:

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ (màu xanh thẫm)

* Với AgCl:

AgCl + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]Cl

Sự tạo thành các ion phức là do sự kết hợp các phân tử NH₃ bằng các electron chưa sử dụng của nguyên tử nitơ với ion kim loại. 3. 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). - Tác dụng với oxi: - Tác dụng với clo:

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

NH₃ kết hợp ngay với HCl vừa sinh ra tạo “khói trắng” NH₄Cl - Tác dụng với CuO:

IV. Ứng dụng

- Sản xuất axit nitric, các loại phân đạm như ure (NH₂)₂CO; NH₄NO₃; (NH₄)₂SO₄; … - Điều chế hidrazin (N₂H₄) làm nhiên liệu cho tên lửa. - Amoni lỏng dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh.

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm Đun nóng muối amoni với Ca(OH)₂

IV. Ứng dụng

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm Đun nóng muối amoni với Ca(OH)₂

- Nhiệt độ: 450 – 500^oC. - 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.

B. MUỐI AMONI

Là tinh thể ion gồm cation NH₄⁺ và anion gốc axit.

I. 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.

II. Tính chất hóa học

1.Phản ứng thuỷ phân: Tạo môi trường có tính axit làm quỳ tím hoá đỏ. NH₄⁺ + HOH → NH₃ + H₃O⁺ (Tính axit) 2. Tác dụng với dung dịch kiềm: (nhận biết ion amoni, điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm)

3. Phản ứng nhiệt phân - Muối amoni chứa gốc của axit không có tính oxi hóa khi nung nóng bị phân hủy thành NH₃.

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.

- Nhiệt độ lên tới 500^oC, ta có phản ứng:

2NH₄NO₃ → 2N₂ + O₂ + 4H₂O

Bài 1 (trang 37 SGK Hóa 11):

Mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm chứng minh rằng amoniac tan nhiều trong nước? Lời giải: - Thí ngiệm: - Khí amoniac được nạp vào đầy bình thuỷ tinh, đạy bình bằng nút cao su có ống thuỷ tinh nhọn xuyên qua. - Nhúng đầu ống thuỷ tinh vào chậu nước có pha vài giọt phenolphtalein. - Hiện tượng: Nước dâng lên rất nhanh trong ống thuỷ tinh nhọn sau đó phun lên có tia màu hồng - Giải thích: Khí amoniac tan rất nhanh trong nước là giảm áp suất trong bình nên áp suất ngoài không khí nén vào mặt thoáng của chậu nước làm nước phun lên trong ống thuỷ tinh thành dòng. Amoniac tan trong nước tạo thành dung dịch có tính bazơ làm cho phenolphtalein không màu chuyển thành màu hồng.

Bài 2 (trang 37 SGK Hóa 11):

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

Biết rằng A là hợp chất của nitơ. Lời giải: - Sơ đồ:

Phương trình phản ứng: (1) Khí NH₃ + H₂O ⇆ NH₄OH (2) NH₃ + HCl → NH₄Cl (3) NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O (4) NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃ (5) NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Bài 3 (trang 37 SGK Hóa 11):

Hiện nay, để sản xuất amoniac, người ta điều chế nitơ và hiđro bằng cách chuyển hoá 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 phương trình hoá học của phản ứng điều chế khí hiđro, loại khí oxi và tổng hợp khí amoniac? Lời giải: Phương trình điều chế hiđro CH₄ + 2H₂O -^{to, xt}→ CO₂ + 4H₂ Phương trình loại khí oxi: CH₄ + 2O₂ -^to→ CO₂ + 2H₂O Phương trình tống hợp amoniac: N₂ + 3H₂ -^{450-500o, Fe, 200-300atm}→ 2NH₃

Bài 4 (trang 38 SGK Hóa 11):

Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt các dung dịch: NH₃, Na₂SO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄. Viết phương trình hoá học của các phản ứng đã dùng. Lời 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. (NH₄)₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ ↓ + 2NH₃ ↑ + 2H₂O 2NH₄Cl + Ba(OH)₂ → BaCl₂+ 2NH₃ + 2H₂O

Bài 5 (trang 38 SGK Hóa 11):

Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac 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. Lời giải: - Đáp án C. - Phản ứng điều chế NH₃:

- Sau phản ứng số mol khí giảm nên theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng khi tăng áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm áp suất (chiều thuận). - Phản ứng này toả nhiệt nên khi giảm nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng nhiệt độ (chiều thuận)

Bài 6 (trang 38 SGK Hóa 11):

Trong phản ứng nhiệt phân các muối NH₄NO₂ và NH₄NO₃ số oxi hoá 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 hoá? Lời giải: Phản ứng nhiệt phân:

Trong hai phản ứng trên số oxi hoá của nitơ trong mỗi phản ứng đều thay đổi. Trong mỗi phân tử muối một nguyên tử nitơ có số oxi hoá tăng, một nguyên tử có số oxi hoá giảm, đây là phản ứng oxi hoá khử nội phân tử.Ở cả hai phản ứng nitơ nguyên tử trong ion NH⁺₄ đều là chất khử (chất cho e) nitơ từ số oxi hoá -3 tăng lên 0 ở phản ứng (1) và lên +1 ở phản ứng (2).Nguyên tử nitơ trong ion NO₂^- và NO₃^- là chất oxi hoá (chất nhận e). Ở phản ứng (1) số oxi hoá của N từ +3 (trong NO₂^- ) xuống 0 và ở phản ứng (2) số oxi hoá của nitơ từ +5 (trong NO₃^-) xuống +1.

Bài 7 (trang 38 SGK Hóa 11):

Cho dung dịch NaOH dư vào 150,0 ml dung dịch (NH₄)₂SO₄ 1,00M, đun nóng nhẹ. a. Viết phương trình hoá học ở dạng phân tử và dạng ion rút gọn? b. Tính thể tích khí (đktc) thu được? Lời giải: a) 2NaOH + (NH₄)₂SO₄ → 2NH₃↑ + Na₂SO₄ + 2H₂O NH₄⁺ + OH^- → 2NH₃↑ + H₂O b) n_(NH4)2SO4 = 0,15. 1 = 0,15 mol Theo phương trình: n_NH3 = 2. n(NH₄)₂SO₄ = 0,15. 2 = 0,3 mol V_NH3 = 0,3. 22,4 = 6,72 lít

Bài 8 (trang 38 SGK Hóa 11):

Phải dùng bao nhiêu lít khí nitơ và bao nhiêu lít khí hiđro để điều chế 17,00 gram NH₃. Biết rằng hiệu suất chuyển hoá thành amoniac là 25%. Các thể tích khí được đo ở đktc. A. 44,8 lit N₂ và 134,4 lit H₂B. 22,4 lit N₂ và 134,4 lit H₂ C. 22,4 lit N₂ và 67,2 lit H₂D. 44,8 lit N₂ và 67,2 lit H₂ Lời giải: - Đáp án A

Do hiệu suất 25% nên n_{N2cần dùng} = 2( mol) và n_{H2cần dùng} = 6(mol). ⇒V_N2 = 2. 22,4 = 44,8 (lit) và V_H2 = 22,4. 6= 134,4 (lit).

Trắc nghiệm

Bài 1: X là muối khi tác dụng với dung dịch NaOH dư sinh khí mùi khai, tác dụng với dung dịch BaCl₂ sinh kết tủa trắng không tan trong HNO₃. X là muối nào trong số các muối sau? A. (NH₄)₂CO₃. B. (NH₄)₂SO₃. C. NH₄HSO₃. D. (NH₄)₃PO₄.

Đáp án: C

Bài 2: Nhận xét nào sau đây không đúng về muối amoni ? A. Muối amoni bền với nhiệt. B. Các muối amoni đều là chất điện li mạnh. C. Tất cả các muối amoni đều tan trong nước. D. các muối amoni đều bị thủy phân trong nước.

Đáp án: A

Bài 3: Oxi hóa 6 lít NH₃ (tạo ra N₂ và NO theo tỉ lệ mol 1 : 4) cần vừa đủ V là không khí ( chứa 20% oxi về thể tích). Các thể tích đó ở cùng điều kiện. Giá trị của V là A. 6,5. B. 22,5. C. 32,5. D. 24,5.

Đáp án: C 12NH₃ + 13O₂ → 8NO + 2N₂ + 18H₂O V_O2 = (6 x 13) / 12 = 6,5 mol ⇒ V_kk = 6,5 : 20% = 32,5 lít

Bài 4: Cho 22,4 lít hỗn hợp khi X gồm N₂ và H₂ đi qua xúc tác Fe, nung nống để tổng hợp NH₃ thu được 20,16 lít hỗn hợp khí Y. Hấp thụ toàn bộ Y vào dung dịch AlCl₃ dư, thu được m gam kết tủa. Các thể tích khí đó ở cùng điều kiện. Giá trị của m là A. 13. B. 2,6. C. 5,2. D. 3,9.

Đáp án: B n_X = 1 mol; n_NH3 = n_X - n_Y = 1- 0,9 = 0,1 mol ⇒ n_Al(OH)3 = 0,1 /3 ⇒ m =2,6g

Bài 5: Thực hiện phản ứng giữa H₂ và N₂ (tỉ lệ mol 4 : 1) trong bình kín có xúc tác, thu được hỗn hợp khi có áp suất giảm 9% so với ban đầu(trong cùng điều kiện). HIệu suất phản ứng là A. 20%. B. 22,5%. C. 25%. D. 27%.

Đáp án: B n_H2 = 4 mol; n_N2 = 1 mol ⇒ hỗn hợp khí có áp suất giảm 9% ⇒ Số mol sau phản ứng = 91%. 5 = 4,55 mol 3H₂ (3x) + N₂ (x) → 2NH₃ (2x) do H₂ : N₂ = 4 : 1 ⇒ Hiệu suất tính theo N₂ n hỗn hợp sau pư = n_H2 dư + n_N2 dư + n_NH3 = 4 - 3x + 1 – x + 2x = 5 - 2x = 4,55 ⇒ x = 0,225 ⇒ H% = 22,5%

Bài 6: Điều chế NH₃ từ hỗn hợp hồm N₂ và H₂ (tỉ lệ 1 : 3) . Tỉ khối hỗn hợp trước so với hỗn hợp sau phản ứng là 0,9. Hiệu suất phản ứng là A. 25%. B. 40%. C. 10%. D. 20%.

Đáp án: D Ta có

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_sau = m_trước

→ n_H2 = 7,5 mol; n_N2 = 2,5 mol 3H₂ (3x) + N₂ (x) → 2NH₃ (2x mol) do H₂ : N₂ = 3 : 1 ⇒ Hiệu suất tính theo N₂ hoặc H₂ Sau phản ứng n = n_H2 + n_N2 + n_NH3 = 7,5 - 3x + 2,5 – x + 2x = 10 – 2x = 9 → x = 0,5 ⇒ H% = (0,5/2,5). 100% = 20%

Bài 7: Hỗn hợp X gồm NH₄Cl và (NH₄)₂SO₄. Cho X tác dụng với dung dịch Ba(OH)₂ dư, đun nhẹ thu được 9,32 gam kết tủa và 2,24 lít khí thoát ra. Hỗn hợp X có khối lượng là A. 5,28 gam. B. 6,60 gam. C. 5,35 gam. D. 6,35 gam.

Đáp án: D NH₄Cl (x mol); (NH₄)₂SO₄ (y mol) n_BaSO4 = y = 0,04 mol n_NH3 = n_NH4⁺ = x + 2y = 0,1 mol ⇒ x = 0,02 mol m_X = 0,02. 53,5 + 0,04. 132 = 6,35 gam

Bài 8: Cho 14,8 gam Ca(OH)₂ vào 150 gam dung dịch (NH₄)₂SO₄ 26,4% rồi đun nóng thu được V lít khí (đktc). Để đốt cháy hết V lít khí trên cần vừa đủ một lượng O₂. Lượng O₂ trên thu được khi nung m gam KClO₂ (có xúc tác). Giá trị của m là A. 73,5. B. 49. C. 24,5. D. 12,25.

Bài 9: Trộn 300 ml dung dịch NaNO₂ 2M với 200 ml dung dịch NH₄Cl 2M rồi đun nóng cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thể tích khí thu được ở đktc là A. 22,4 lít. B. 13,44 lít. C. 8,96 lít. D. 1,12 lít.

Đáp án: C n_NaNO2 = 0,6 mol; n_NH4Cl = 0,4 mol NH₄Cl + NaNO₂ -^toC→ N₂ + NaCl + 2H₂O n_N2 = n_NH4Cl = 0,4 mol ⇒ V_N2 = 8,96l

Bài 10: Cho 100 gam dung dịch NH₄HSO₄ 11,5% vào 100 gam dung dịch Ba(OH)₂ 13,68% và đun nhẹ. Thể tích khí (đktc) và khối lượng kết tủa thu được là (giả sử toàn bộ khí sinh ra thoát ra khỏi dung dịch) A. 2,24 lít và 23,3 gam B. 2,244 lít và 18,64 gam C. 1,344 lít và 18,64 gam D. 1,792 lít và 18,64 gam.

Đáp án: C NH₄HSO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ ↓ + NH₃ ↑ + H₂O HSO₄^- + Ba²⁺ → SO₄^2- + H₂O OH^- + NH₄⁺ → NH₃ + H₂O ⇒ n_NH3 = 0,06 mol ⇒ V = 1,344l Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄ ⇒ n_BaSO4 = 0,08 mol ⇒ m = 18,64g

Bài 11: Tính bazơ của NH₃ do A. trên N còn cặp e tự do. B. phân tử có 3 liên kết cộng hóa trị phân cực. C. NH₃ tan được nhiều trong nước. D. NH₃ tác dụng với nước tạo NH₄OH.

Đáp án: A

Bài 12: Để tách riêng NH₃ ra khỏi hỗn hợp gồm N₂ , H₂, NH₃ trong công nghiệp người ta đã A. Cho hỗn hợp qua nước vôi trong dư. B. Cho hỗn hợp qua bột CuO nung nóng. C. nén và làm lạnh hỗn hợp để hòa lỏng NH₃. D. Cho hỗn hợp qua dung dịch H₂SO₄ đặc.

Đáp án: C

Bài 13: Chất nào sau đây có thể làm khô khí NH₃ có lẫn hơi nước ? A. P₂O₅. B. H₂SO₄ đặc. C. CuO bột. D. NaOH rắn.

Đáp án: D

Bài 14: Trong các phản ứng sau, phản ứng nào NH₃ đóng vai trồ là chất oxi hóa ? A. 2NH₃ + H₂O₂ +MnSO₄ → MnO₂ + (NH₄)₂SO₄B. 2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl C. 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O D. 2HN₃ + 2 Na → 2NaNH₂ + H₂

Đáp án: D

Bài 15: Muối được làm bột nở trong thực phẩm là A. (NH₄)₂CO₃. B. Na₂CO₃. C. NH₄HSO₃. D. NH₄Cl.

Đáp án: C

Bài 16: Dãy các chất đều phản ứng với NH₃ trong điều kiện thích hợp là : A. HCl, O₂, Cl₂, FeCl₅. B. H₂SO₄, Ba(OH)₂, FeO, NaOH C. HCl, HNO₃, AlCl₃, CaO D. KOH, HNO₃, CuO, CuCl₂

Đáp án: A