Tóm tắt lý thuyết A- AMONIAC 1. Cấu tạo phân tử Hình 1: Sơ đồ cấu tạo của phân tử NH3 Nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử H bằng 3 liên kết cộng hóa trị có cực. Nguyên tử N còn có 1 cặp e hoá trị. Nguyên tử N có số oxi hóa thấp nhất -3 Phân tử có cấu tạo không đối xứng nên phân tử NH3 phân cực. 2. Tính chất vật lý Là chất khí không màu, mùi khai, xốc, nhẹ hơn không khí Tan nhiều trong nước, tạo thành dd có tính kiềm Video 1: Sự hòa tan của Amoniac trong nước Khí NH3 tan nhiều trong nước làm giảm P trong bình và nước bị hút vào bình. Phenolphtalein chuyển thành màu hồng ⇒ NH3 có tính bazơ. Dung dịch NH3 đậm đặc trong phòng thí nghiệm có nồng độ 25% (N = 0,91g/cm3). 3. Tính chất hóa học 3.1. Tính bazơ yếu 3.1.1. Tác dụng với nước Khi hoà tan khí NH3 vào nước, 1 phần các phân tử NH3 phản ứng tạo thành dd bazơ ⇒ dd NH3 là bazơ yếu: NH3 + H2O \(\rightleftharpoons\) NH4++ OH- Làm quỳ tím chuyển sang màu xanh 3.1.2. Tác dụng với dung dịch bazơ Dung dịch NH3 có khả năng làm kết tủa nhiều hidroxít kim loại AlCl3 + 3NH3 + 3 H2O → Al(OH)3 \(\downarrow\) + 3 NH4Cl Al3++3NH3+3H2O → Al(OH)3 \(\downarrow\) + 3NH4+ 3.1.3. Tác dụng với axít 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 NH3 (k) + HCl (k) → NH4Cl (không màu) (ko màu) (khói trắng) Video 2: Amoniac tác dụng với axit clohidric3.2. Tính khử Trong phân tử NH3, N có số oxi hóa là -3. Nitơ có các số oxi hóa là -3,0,+1,+2,+3,+4,+5. Như vậy trong các phản ứng hóa học khi có sự thay đổi số oxi hóa, số oxi hóa của N trong NH3 chỉ có thể tăng lên → thể hiện tính khử. 3.2.1. Tác dụng với oxi Video 3: Thí nghiệm giữa NH3 và Oxi NH3 được tạo ra từ phản ứng của NH4Cl và CaO Khí O2 được tạo ra từ phản ứng của KClO3 và MnO2 Hiện tượng: Que đóm đang cháy bỗng vụt tắt Giải thích: Khí N2 không duy trì sự cháy 4 NH3 + 3O2 $\overset{t^0}{\rightarrow}$ 2N2 + 6 H2O 3.2.2. Tác dụng với Clo 2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6 HCl Nếu NH3 dư : NH3 + HCl → NH4Cl (khói trắng) * Kết luận: Amoniac có các tính chất hoá học cơ bản: Tính bazơ yếu và Tính khử 4. Ứng dụng Sản xuất HNO3 Sản xuất phân đạm và dd NH3 có thể sử dụng trực tiếp làm phân bón Điều chế N2H4 làm nhiên liệu cho tên lửa NH3 lỏng dùng làm chất làm lạnh cho thiết bị lạnh Sử dụng trong công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản nông phẩm...) Sử dụng trong công nghiệp môi trường (loại bỏ một số khí gây ô nhiễm như SO2...) 5. Điều chế 5.1. Trong phòng thí nghiệm Đun nóng muối amoni với Ca(OH)2 hay dd kiềm: 2NH4Cl+Ca(OH)2 → CaCl2+2NH3 \(\uparrow\)+2H2O Để làm khô khí, ta cho khí NH3 có lẫn hơi nước qua bình vôi sống CaO. Điều chế nhanh 1 lượng nhỏ khí NH3, ta đun nóng dung dịch NH3 đậm đặc. 5.2. Trong công nghiệp N2 + 3H2 $\overset{400^0-500^0, Fe, 200-300atm}{\leftrightarrow}$ 2NH3 \(\triangle H < 0\) Nhiệt độ: 450 – 500OC Áp suất: 200- 300 atm Chất xúc tác: Fe/Al2O3, K2O B- MUỐI AMONI Muối amoni là chất tinh thể ion gồm cation amoni NH4+ và anion gốc axít. Ví dụ: NH4Cl, (NH4)2SO4 , (NH4)2CO3 1.Tính chất vật lý Tinh thể Đều tan trong nước Ion NH4+ không màu 2.Tính chất hoá học 2.1. Tác dụng với bazơ kiềm (NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O. Phương trình ion thu gọn: NH4+ + OH- → NH3 + H2O → Điều chế NH3 trong Phòng thí nghiệm và nhận biết muối amoni. 2..2 Phản ứng nhiệt phân Muối amoni tạo bởi axít không có tính oxi hoá: (HCl,H2CO3) → NH3 NH4Cl (r) $\overset{t^0}{\rightarrow}$ NH3 (k) + HCl (k). (NH4)2CO3 (r) $\overset{t^0}{\rightarrow}$ NH3 (k) + NH4HCO3(r). NH4HCO3(r) $\overset{t^0}{\rightarrow}$ NH3(k) + CO2(k) + H2O (NH4)2CO3; NH4HCO3 ở nhiệt độ thường cũng tự phân huỷ; ở nhiệt độ cao phản ứng xảy ra nhanh hơn; Dùng NH4HCO3 trong bột nở. Muối amoni tạo bởi axít có tính oxi hoá: (HNO2, HNO3) → N2 , N2O NH4NO2 $\overset{t^0}{\rightarrow}$ N2 + 2H2O NH4NO3 $\overset{t^0}{\rightarrow}$ N2O + 2H2O Bài tập minh họa Bài 1: Để nhận biết các dung dịch: NH4NO3, (NH4)2SO4, K2SO4 đựng trong các lọ mất nhãn ta dùng: Hướng dẫn: Bước 1: Trích dẫn 3 mẫu thử Bước 2: Bari tan trong nước tạo dung dịch Ba(OH)2 NH4NO3: có khí mùi khai: Ba(OH)2 + 2NH4NO3 → Ba(NO3)2 + 2NH3\(\uparrow\) + 2H2O (NH4)2SO4: khí mùi khai và kết tủa trắng: Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 → BaSO4\(\downarrow\) + 2NH3\(\uparrow\) + 2H2O K2SO4: kết tủa trắng: Ba(OH)2 + K2SO4: → BaSO4 \(\downarrow\)+ 2KOH Bài 2: Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác) thu được hỗn hợp Y có tỉ khối so với He bằng 2. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3 là: Hướng dẫn: MX = 7,2. Áp dụng quy tắc đường chéo ta có: \(n_{H_2}:n_{N_2}=4:1\) ⇒ Giả sử ban đầu có 4 mol H2 và 1 mol N2 trong X N2 + 3H2 ↔ 2NH3 x → x → 2x ⇒ sau phản ứng: nY = 2x + (1 - x) + (4 - 3x) = 5 - 2x mol Bảo toàn khối lượng: mX = mY ⇒ 5 × 7,2 = (5 - 2x) × 2 × 4 ⇒ x = 0,25 mol ⇒ H% (tính theo N2) = 25% Bài 3: Cho các phản ứng sau: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (1) NH3 + H2SO4 → NH4HSO4 (2) 2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2\(\uparrow\) + 3H2O (3) 8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl (4) NH3 + H2S → NH4HS (5) 2NH3 + 3O2 → 2N2\(\uparrow\) + 6H2O (6) NH3 + HCl → NH4Cl (7) Số phản ứng trong đó NH3 không đóng vai trò là chất khử là: Hướng dẫn: Các phản ứng mà có sự tăng số oxi hóa của N ⇒ NH3 thể hiện tính khử. Các phản ứng không có hiện tượng trên là: 2, 5, 7.
