Giải Hóa 11 - Bài 7: Amoniac và muối amoni
BÀI 7. AMONIAC VÀ MUÔÌ AMONI A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ I. AMONIAC Cấu tạo phân tử Công thức phân tử: NH3 H H Công thức electron: H ĩ N J H Công thức cấu tạo: ĩ N— H H x H 2 Tính chất vật lí Amoniac là chất khí không màu, có mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí, dễ hóa lỏng (-33,6°C) và dễ hóa rắn (-77,8°C). Khí amoniac tan rất nhiều trong nước (ở 20°c, 1 lít nước hòa tan được khoảng 800 lít khí amoniac) là do tạo liên kết hiđro với nước. Dung dịch amoniac đậm đặc thường dùng trong phòng thí nghiệm có nồng độ 25% (D = 0,91g/cm3). Tính chất hóa học a) Tính bazơ yếu +) Tác dụng với nước NH3 + H2O NH* + OH~ Dung dịch amoniac làm quỳ tím chuyển thành xanh. +) Tác dụng với muối: tạo kết tủa A1C13 + 3NH3 + 3H2O ỳ Al(OH)3ị + 3NH4CI Al3+ + 3NH3 + 3H2O > Al(OH)3ị + 3NH* +) Tác dụng với axit: tạo muối amoni NH3 + HC1 > NH4CI (amoni clorua) 2NH3 + H2SO4 > (NH4)2SO4 (amoni sunfat) b) Tính khử +) Tác dụng với oxi: 4NH3 + 3O2 900°c > 2N2 + 6H2O Nếu có bạch kim (Pt) hoặc Fe2O3, Cr2O3 làm xúc tác thì: Ã XTTT ĩzr\ 300 c “ 900 c, Pt . 1 NT/'A Z~*TT r\ 4NH3 + 5O2 ——■ > 4NO + 6H2O +) Tác dụng với clo: 2NH3 + 3C12 —> N2T + 6HC1 NH3 kết hợp ngay với HC1 tạo thành “khói” trắng NH4CI. Phản ứng tổng cộng được viết là: 8NH3 + 3C12 > N2T + 6NH4CI ứng dụng Amoniac được sử dụng chủ yếu để sản xuất axit nitric, phân đạm như ure, amoni nitrat, amoni sunfat,điều chế hidrazin N2H4 làm nhiên liệu cho tên lửa. Amoniac lỏng được dùng làm chất gây lạnh trong thiết bị làm lạnh. Điều chế Trong phòng thí nghiệm Muối amoni tác dụng với kiềm. Theo phản ứng: 2NH4CI + Ca(OH)2 —> CaCl2 + 2NH3 + 2H2O Khi muốn điều chế nhanh một lượng nhỏ khí amoniac, người ta thường đun sôi dung dịch amoniac đậm đặc. Trong công nghiệp Khí amoniac được tổng hợp từ nitơ và hiđro theo phản ứng: XT . nTT Fe, 450 - 500°C v r>XTTT A TT r, N2 khí + 3H2 khí - -^0 - 300 atm 2NH3 khí AH < 0 II. MUỐI AMONI Tính chất vật lí Muối amoni được tạo thành từ cation NHj và anion gốc axit. Tất cả muối amoni dễ tan trong nước, khi tan điện li hoàn toàn thành ion. Tính chất hóa học Tác dụng với dung dịch kiềm Phương trình phân tử: (NH4)2SO4 + 2NaOH —> 2NH3T + 2H2O + Na2SO4 Phương trình ion rút gọn: NH4 + OH“ > NH3f + H2O Phản ứng nhiệt phân +) Muối amoni chứa gốc của axit không có tính oxi hóa khi đun nóng bị phân hủy thành amoniac. NH4C1 (rắn) —> NH3 (khí) + HC1 (khí) +) Các muối amoni cacbonat và muối hiđrocacbonat bị phân hủy dần dần ngay ở nhiệt độ thường giải phóng khí NH3 và khí co2, khi đun nóng phản ứng xảy ra nhanh hơn: (NH4)2CO3 (ran) - > NH3 (khí) + NH4HCO3 (rắn) NH4HCO3 (rắn) > NH3 (khí) + co2 (khí) + H2O (khí) Trong thực tế, người ta thường dùng muối NH4HCO3 để làm xốp bánh. +) Muôi amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa như axit nitrơ, axit nitric khi bị nhiệt phân cho ra N2, N2O (đinitơ oxit). NH4NO2 —> N2T + 2H2O NH4NO3 I—> N2OT + 2H2O Những phản ứng này được sử dụng để điều chế các khí N2 và N2O trong phòng thí nghiệm. B. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA TRANG 37 - 38 Câu 1. +) Thí nghiệm: Khí amoniac được nạp vào đầy bình thủy tinh, đậy bình bằng nút cao su có ổng thủy tinh nhọn xuyên qua. Nhúng đầu ống thủy tinh vào chậu nước có pha vài giọt phenolphtalein. +) Hiện tượng: Nước dâng lên rất nhanh trong ống thủy tinh nhọn sau đó phun lên thành tia có màu hồng. +) Giải thích: Khí amoniac tan rất nhanh trong nước làm giảm áp suất trong bình nên áp suất ngoài không khí nén vào mặt thoáng của chậu nước làm nước phun lên trong ông thủy tinh thành dòng. Amoniac tan trong nước tạo thành dung dịch có tính bazơ làm cho phenolphtalein không màu chuyển thành màu hồng. Câu 2. Sơ đồ: Khí NH3 > ddNH3 +™1 > NH4C1 * > khí NH3 *3* > NH4NO3 > N2O + H2O Phan ứng: NIỈ3 + II2O NH4OH NH4OH + HC1 -> NH4CI + H20 NH4CI + NaOH > NII3T + NaCl + H2O NII3 + HNO3 > NH4NO3 NH4NO3 -—> N2ot + 2H2O Câu 3. Phương trình điều chế hiđro: CII4 + 2H2O ——> co2 + 4H2 Phương trình loại khí oxi: CII4 + o2 í—> co2 + 2H2 Phương trình tổng hợp amoniac: N2 + 3H2 Ffc. 450 - 500°C OXTTT 2NH» Câu 4. Trích mỗi chất một ít làm mẫu thử. Cho quỳ tím lần lượt vào các mẫu thử trên. Mầu thử làm quỳ tím hóa xanh là dung dịch NH3. Hai mẫu thử làm quỳ tím hóa hồng là NH4CI và (NH4)2SO4. Mẫu thử không có hiện tượng gì là Na2SO.!. Cho dung dịch Ba(OH)2 vào 2 ống làm hồng quỳ tím. Mầu thử có khí bay ra mùi khai là NH4C1. 2NH4CI + Ba(OH)2 > BaCl2 + 2NH3T + 2H2O Mãu thử vừa có khí bay ra mùi khai vừa có kết tủa là (NH4)2SO4. (NII4)2SO4 + Ba(OH)2 > BaSCự + 2NH3T + 2H2O Câu 5. Chọn c Phản ứng điều chê NH3 N2 + 31I2 Fe, 450 -_500°C 200 - 300 at.ni 2NH3 AH < 0 - Sau phản ứng số mol khí giám nên theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng khi tăng áp suất cân bằng chuyên dịch theo chiều giảm áp suất (chiều thuận). Phản ứng này toã nhiệt nên khi giảm nhiệt độ cân bằng chuyên dịch theo chiẻu tăng nhiệt độ (chiều thuận). Câu tí. Phản ứng nhiệt phân: 3 3 _a_ NH4NO2 —> N2 +2H2O (1) ;3 rL t° . xrirA NH4 NO3 —> NI [3? + II2O (2) Trong hai phản ứng trên số oxi hóa của nitơ trong mỗi phản ứng đều thay đổi. Trong mỗi phân tử muối một nguyên tử nitơ có số oxi hóa tăng, một nguyên tử có số oxi hóa giảm, đây là phản ứng oxi hóa - khử nội phân tử. Ớ cả hai phản ứng, nguyên tử nitơ trong ion NH* đều là chất khử (chất cho e) nitơ từ số oxi hóa -3 tăng lên 0 ở phản ứng (1) và lên +1 ở phản ứng (2). Nguyên tử nitơ trong ion NO' và NO' là chất oxi hóa (chất nhận e). ở phản ứng (1) số oxi hóa của N từ +3 (trong NO7) xuống 0 và ở phản ứng (2) số oxi hóa của nitơ từ +5 (trong NOJ ) xuống +1. Câu 7. Phản ứng: 2NaOH + (NH4)2SO4 ——> NH3 + Na2SO4 + 2H2O NH* + OH' —-■■> NH3T + H2O Ta có: n(NH so = 0,15x1 = 0,15 (mol). Theo phương trình, ta có: nNH = 2n(NII )S0 = 0,15 X 2 = 0,3 (mol). ^Vnh3 = °’3 x 22>4 = 6,72 (lít). Câu 8. Chọn A Phản ứng: N2 + 3H2 , 300 atm - 2NH3 AH < ° „ 17 SỐ mol NH3 = = 1 (mol). 17 => Số mol N2 và H2 lần lượt là 0,5 và 1,5 mol. Do hiệu suất 25% nên số mol N2 và H2 lần lượt là: 0,5 X 100 , , 1,5 X 100 . ' _ = 2(mol) và = 6(mol). 25 25 => VNỉ = 2 X 22,4 = 44,8 (lít) và VÍÌ2 = 22,4 X 6 = 134,4 (lít).