CHUYÊN ĐỀ SƯU TẦM VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN THI HỌC SINH GIỎI CÁC CẤP PHẦN NITƠ VÀ HỢP CHẤT MÃ: H15 A PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hóa ngun tố nói chung phi kim nói riêng có nhiều tập khó hay đề thi học sinh giỏi cấp Hóa học nghiên cứu phi kim vấn đề rộng, bao gồm tính chất nguyên tố phi kim tính chất hợp chất chúng Trong kiến thức phi kim kiến thức phần Nitơ hợp chất có vai trị quan trọng đơn chất hợp chất nitơ có tự nhiên, có nhiều ứng dụng đời sống sản xuất, có số tài liệu đề cập đến vấn đề song số lượng cịn ít, tập liên quan Do vậy, viết đề tài để có thêm tư liệu giảng dạy ôn thi học sinh giỏi cấp, đồng thời tài liệu cho em học sinh đồng nghiệp tham khảo Mục đích đề tài Mục đích viết chuyên đề cung cấp số kiến thức lý thuyết tập nitơ hợp chất nitơ, câu hỏi tập liên quan đến tính chất, ứng dụng, điều chế chất tập liên quan đến phần cấu tạo chất, nhiệt động học, điện hóa, dung dịch, tốc độ phản ứng … B PHẦN NỘI DUNG * TÓM TẮT LÝ THUYẾT I ĐƠN CHẤT NI TƠ Cấu tạo phân tử tính chất vật lý: + Nitơ thiên nhiên hỗn hợp đồng vị : 714N 715N với tỉ lệ 272:1 Đồng vị 715N thường dùng phương pháp đánh dấu nguyên tử đưa vào axit HNO3 với tỉ lệ 99,8% + Điều kiện thường Nitơ tồn dạng phân tử N2 gồm hai nguyên tử: N N - Theo thuyết VB: - Theo thuyết MO: (1s)2 (1s*)2 (2s )2 (2s*)2 x2y2(z)2, nghĩa có liên kết (N  N), với lượng liên kết E = 942 kJ/mol, độ dài liên kết d = 1,095 A0 - Năng lượng liên kết lớn giải thích tính trơ phân tử N 2, giải thích đa số hợp chất đơn giản N2, chứa liên kết bền, hợp chất thu nhiệt - Nitơ khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị nhẹ khơng khí Nó khơng trì cháy sống Nó cịn có tên khác azot (tiếng Hi Lạp có nghĩa khơng trì sống) + N2 khó hố lỏng ( T0sơi=-195,80C) khó hố rắn ( T0nc=-2100C) Do có nhiệt độ sôi thấp, nitơ lỏng sử dụng cơng nghiệp phịng thí nghiệm để tạo mơi trường nhiệt độ thấp Nitơ tan nước dung mơi khác (100ml nước 00C hồ tan 2,35ml khí N2) Tính chất hố học: + Do có lượng liên kết lớn, phân tử N2 bền với nhiệt, 30000C chưa phân huỷ rõ rệt Nhiệt độ thường chất trơ nhất, nhiệt độ cao, trở nên hoạt động có xúc tác + Nhiệt độ thường phản ứng với Li tạo nitrua: 6Li + N2 →2Li3N (Liti Nitrua) + Ở điều kiện thường N2 đồng hố số vi sinh vật có vết sần rễ họ đậu tạo thành đạm theo sơ đồ sau: N2 → NH3 → NH4+ → NO3- → NO2- → amin + Nhiệt độ cao, nitơ hoạt động phản ứng với số kim loại phi kim, đặc biệt phản ứngTiadiễn mạnh có mặt chất xúc tác: lửa điện N2 + O2 2000-30000C NO N2 + 3H2 Fe 4500C NH3 t0C 3Ca + N2 Ca3N2 Trạng thái tự nhiên, ứng dụng điều chế: a Trạng thái tự nhiên: + Trong khí quyển, N2 chiếm 78,03% thể tích khơng khí, ngồi cịn có số khống vật diêm tiêu (NaNO3) Nitơ có sinh vật dạng hợp chất hữu phức tạp…như protein, axit nucleic… b Điều chế: + Trong công nghiệp, người ta điều chế nitơ cách chưng cất phân đoạn khơng khí lỏng (cũng dùng cách để điều chế oxi): Khơng khí làm khỏi bụi bặm, làm lạnh sơ để loại CO2 nước, sau nén tới áp suất 150 atm làm lạnh tới –1900C để hố lỏng tồn khơng khí, sau nâng dần nhiệt độ lên để lấy nitơ oxi + Trong tự nhiên, nitơ đồng hoá số vi sinh vật, vi khuẩn sống nốt sần rễ họ đậu + Trong phịng thí nghiệm: nitơ tinh khiết điều chế cách nhiệt phân dung dịch bão hoà muối amoni ntrit (NH4NO2) theo phản ứng : t  N2 + H2O NH4NO2  - Có thể thay NH4NO2 hỗn hợp muối : NH4Cl + NaNO3 - Còn nitơ tinh khiết điều chế phản ứng nhiệt phân azit: t  2Na + 3N2 2NaN3  c Ứng dụng : - N2 dùng để điều chế số hợp chất như: NH3, HNO3, hoá chất dùng để tổng hợp phân đạm, dược phẩm thuốc nổ - Lợi dụng tính hoạt động nitơ, người ta dùng khí nitơ làm khí trơ tong luyện kim, cơng nghiệp điện tử công nghiệp thực phẩm Hơn thế, hợp chất nitơ có vai trị quan trọng sống sinh vật, đặc biệt thực vật, dùng làm loại phân đạm… II HỢP CHẤT CỦA NITƠ: Amoniac (NH3): a Cấu tạo phân tử tính chất vật lý: + Phân tử NH3 có cấu tạo dạng hình chóp, đáy tam giác ứng với trạng thái lai hoá sp3 nguyên tử nitơ + Trong phân tử H2O oxi trạng thái lai hoá sp3 ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ + 7N: 1s22s22p3 ↑ N N H ↑ sp3 H H H H H + Độ dài liên kết N-H : 1,014A0 + Góc liên kết HNH : 1070năng + Năng lượng trung bình liên kết N-H là: 385 kJ/mol + Là khí khơng màu, mùi khai xốc, nhẹ khơng khí T 0nc =-77,750C, T0s=33,350C + Do NH3 có cấu tạo khơng đối xứng nên phân tử có cực (  = 1,48D) + Do nitơ có độ âm điện lớn nên phân tử NH kết hợp liên kết hidro nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sơi nhiệt hố NH q cao so với hợp chất cẩu nguyên tố tương tự nhóm VA + NH3 dễ tan nước (1l nước 200C tan 700l khí NH3) Hiện tượng tan nhiều NH3 giải thích amoniac phân tử có cực tạo thành liên kết hidro phân tử NH3 phân tử H2O b Tính chất hố học: + Tính chất bazơ: - Với cặp electron tự do, tan nước kết hợp với ion H+ nước tạo thành ion NH4+ dung dịch có tính bazơ: NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH Kpli = 1,8.10-5 - NH3 phản ứng tốt với axit mạnh tạo muối amoni (NH4+), đặc biệt khí NH3 kế hợp với khí HCl tạo thành khói màu trắng NH3(k) + HCl(k)  NH4Cl (khói mù) NH3 + HNO3  NH4NO3 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 - Dung dịch NH3 kết tủa nhiều muối kim loại dạng hiđroxit: 3NH3 + 3H2O + AlCl3  Al(OH)3 + 3NH4Cl - Kết hợp với nhiều muối kim loại tạo thành amoniacat dạng tinh thể CaCl2.8NH3, CuSO4.4NH3…Các amoniacat giống hidrat tinh thể ngậm nước - Giống nước, NH3 nhờ có đơi electron tự nên liên kết với nhiều ion kim loại chuyển tiếp tạo thành phức chất bền: Cu(OH)2 + 4NH3  [Cu(NH3)4](OH)2 - Điều kiện thường khí amoniac kết hợp với khí CO2 tạo thành amonicacbamat theo phản ứng: ONH4 CO2(k) + 2NH3 → O=C NH2 (Amonicacbamat) Nhiệt phân amonicacbamat 1800C 200atm thu urê Đây phương pháp điều chế phân đạm urê công nghiệp O=C ONH4 1800C, 200atm O=C NH2 NH2 NH2 + H2O Urê + Tính khử: - Do nitơ NH3 có số oxi hố thấp nitơ -3, nên NH3 thể tính khử: - Đốt cháy NH3 cho lửa màu vàng, sản phẩm thu N2 nước t  2N2 + 6H2O 4NH3 + 3O2  - Khi có mặt Pt làm xúc tác nhiệt độ 800  9000C thu khí NO: t  4NO + 6H2O 4NH3 + 5O2  - Tác dụng với halogen: Cl2 Br2 oxi hố mãnh liệt NH3 rạng thái khí cũngnhư trạng thái dung dịch : t  N2 + 6HCl 2NH3 + 3Cl2  Với F2 phản ứng xảy sau: t  NF3 + 3NH4Cl 4NH3 + 3F2  - Khi đun nóng NH3 khử số oxit kim loại đến kim loại t  N2 + 3H2O + 3Cu 3CuO + 2NH3  + Phản ứng nguyên tử hiđro NH3 kim loại: - Ở nhiệt độ cao, nguyên tử hidro phân tử amoniac thay nguyên tử kim loại hoạt động để tạo thành amiđua (chứa nhóm NH2-), imiđua (nhóm NH2-), nitrua (N3-): 0 C   2NaNH2 (Natri amidua) + H2 2Na + NH3 300 900 C   2AlN (Nhôm nitrua) + 3H2 2Al + 2NH3 800 c Trạng thái tự nhiên: + Trong thiên nhiên khí amoniăc sinh q trình thối rữa protit xác sinh vật, trình phân huỷ ure chất tiết sinh vật tác dụng số vi khuẩn + Nó sản phẩm phụ, thu trình sản xuất than cốc d Ứng dụng: + Trong công nghiệp NH3 chủ yếu dùng để sản xuất HNO3, loại phân đạm, đạm urê sôđa, thân NH3 dùng trực tiếp làm phân bón e Điều chế: + Trong PTN, người ta điều chế NH3 cách đun sôi dung dịch NH4OH đậm đặc cho dung dịch muối amoniclorua (NH4Cl) tác dụng dung dịch nước vôi 0 t C 2NH4Cl + Ca(OH)2  2NH3 + CaCl2 + H2O t C NH4OH  NH3 + H2O + Trong công nghiệp: - Trước người ta tạo amoniăc cách: CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3 - Ngày người ta dùng phương pháp đại nhiều tổng hợp từ N H2 điều kiện định: N2 + 3H2 ⇋ 2NH3 H0 = -46,2 kJ/mol, S0 = -96,3 J/mol.độ - Về mặt nguyên liệu: N2 điều chế cách chưng cất phân đoạn khơng khí H2 điều chế từ khíu than từ khí tự nhiên - Bậc tự phản ứng: C = k –  + k = 2,  = → C = 3, nghĩa thay đổi yếu tố nhiệt độ, áp suất tỉ lệ số mol nN : nH2 hiệu suất phản ứng đạt giá trị lớn - Yếu tó nhiệt độ: Khi phản ứng đạt trạng thái cân ∆G0pu = → -46,2 + T.96,3.10-3 = → t  2000C Khi nhiệt độ > 2000C, tốc độ phản ứng lớn ∆H0 > nên cân dịch chuyển sang trái dẫn đến hiệu suất phản ứng không cao Khi nhiệt độ < 2000C, cân dịch chuyển sang phải tốc độ phản ứng lại thấp dẫn đến hiệu suất phản ứng không cao Để vượt qua khó khăn này, người ta dùng xúc tác Fe kim loại hoạt hoá Al2O3 K2O Với chất xúc tác nà cho phép phản ứng thực nhiệt độ từ 4000C  6000C (Nhà má phân đạm Hà Bắc thực nhiệt độ 5000C) - Yếu tố áp suất: Vì phản ứng làm giảm số mol khí nên áp suất tăng cân dịch chuyển sang phía phải Do đó, phản ứng phải thực áp suất cao từ 200  1000 (atm) Nhà máy phân Hà Bắc thực áp suất 320atm - Tỉ lệ số mol nH2 : nN2: Người ta thấy tỉ lệ nH2 : nN2 = 3:1 tức là, tức tỉ lệ hệ số tỉ lượng phương trình phản ứng hiệu suất phản ứng đạt giái trị cực đại Như vậ người ta đưa vào hỗn hợp phản ứng hai chất H2 N2 theo tỉ lệ số mol 3:1 + Với điều kiện hiệu suất tổng hợp NH đạt cỡ 20  25% người ta phải đưa N2 H2 qua lại dâ chuyền sản xuất ban đầu Nếu có xúc tác, nhiệt độ cần dùng : 400 – 6000C Muối amôni gốc amoni (NH4+) + Ion NH4+ có cấu tạo hình tứ diện với nguyên tử H H + đỉnh, nguyên tử N trung tâm: + Bán kính ion NH4+ (1,43A0), gần tương đương với bán N kính ion kim loại kiềm Rb+, K+(1,48A0-1,44A0) H H + Do cấu tạo gốc amoni vậy, nên muối amoni giống với H muối kim loại kiềm Muối amoni đồng hình với muối kim loại kiềm, có kiến trúc kiểu NaCl (hay kiểu CsCl) Chúng dễ tan phân ly hoàn toàn nước +Mặt khác, NH4+ cịn có tính chất khác so với ion kim loại kiềm : - Khả bị thuỷ phân nước (ion kim loại kiềm khả này) cho mơi trường axit yếu: NH4+ + H2O ⇋ NH3 + H3O+ K=5,5.10-10 Một số muối bị thuỷ phân hoàn toàn (NH4)2S: (NH4)2S + 2H2O → 2NH3 + H2S + 2H2O - Muối amoni bền với nhiệt nên dẽ bị nhiệt phân, tuỳ vào gốc axit với nó, mà sản phẩm nhiệt phân muối amoni khác nhau: Muối axit khơng có tính oxi hố dễ bay nhiệt phân phân huỷ ngược lại với trình kết hợp: t C NH4Cl  NH3 + HCl t C (NH4)2CO3  2NH3 + H2O + CO2 Muối axit có tính oxi hố N-3 NH4+ bị oxi hoá: t C NH4NO2  N2 + H2O C   N2O + H2O NH4NO3 200 C   2N2 + O2 2N2O 300 t C (NH4)2SO4  NH3 + H2SO4 t C H2SO4  SO3 + H2O t C 3SO3 + 2NH3  3SO2 + N2 + 3H2O Ứng dụng + Muối amoni thực tế thường dùng làm phân đạm, quan trọng muối NH4Cl, (NH4)2SO4 NH4NO3 Ví dụ : dùng làm pin khơ (NH4Cl) Hidrazin (N2H4) a)Phân tử hidrazin có cấu tạo : Hình 5: phân tử N2H4 H N dN-N = 1,47A0 H H dN-H = 1,04A0 N H HNH= NNH = 1100  = 1,85 D Do cấu hình khơng gian khơng đối xứng nên hidrazin có cực tính lớn, momen lưỡng cực ~ 1,85D b) Tính chất vật lí Hidrazin chất lỏng khơng màu, nặng nước, có mùi khó chịu, độc, bốc khói mạnh khơng khí Hố rắn 20C sơi 1140C Trong hidrazin lỏng có liên kết hidro NH3, tan tốt nước nhờ có liên kết hidro tạo dạng hidrat N2H4.H2O Dạng hidrat bền nhờ liên kết hidro H2N : … H O H2N : … H Hidrazin dung mơi ion hố tốt cho nhiều chất số điện môi lớn ( = 53 220C) c) Tính chất hóa học Cũng giống NH3 lỏng, hồ tan kim loại kiềm tạo thành dung dịch xanh lam, lại tạo khí hidro: 2N2H4 + 2Na  2NaN2H3 + H2 Là hợp chất thu nhiệt, bền, phân huỷ có xúc tác: t  N2H4 N2 + 2H2  H0 = 50 kJ/mol Là bazơ yếu bazơ NH3 : N2H4 + H2O  N2H5+ + OH- K1=8,5.10-7 N2H5+ + H2O  N2H62+ + OH- K2=8,9.10-16 Do hidrazin thường tạo loại muối chứa cation trên, muối dễ tan, muối +1 bền nước, muối +2 bị thuỷ phân nước tạo ion +1 bền Nó kết hợp với muối tạo sản phẩm kết hợp như: CrCl 2.2N2H4 Về tính khử, mạnh NH3, ngun nhân số oxi hoá -2 N bền nhiều so với số oxi hoá -3 Thể phản ứng cháy khơng khí toả nhiệt mạnh: t  N2 + 2H2O N2H4 + O2  H0 = -705 kJ/mol Nên hidrazin dẫn xuất dùng làm nhiên liệu cho tên lửa d) Điều chế Ứng dụng Phương pháp tốt để có hidrazin chưng cất sản phẩm thu từ phản ứng: 2NH3 + NaOCl = N2H4 + NaCl + H2O Dùng nhiều tổng hợp hữu cơ, CN chất dẻo, thuốc trừ sâu (lợi dụng độc tính mạnh nó), cao su, chất nổ… hố phân tích Hidro azit (N3H) Hidro azit hợp chất H N, khơng liên quan với NH N2H4 a) Phân tử HN3 có cấu tạo : 1,24A0 1,13A0 :N N N Hình 6: phân tử HN3 1,01A0 H b) Tính chất vật lí: Điều kiện thường chất lỏng linh động, khơng màu, có mùi khó chịu, độc, hố rắn –800C sơi 370C Tan vơ hạn nước, nước bền axit yếu tương đương axit axetic (dung dịch axit hidrazoic) c) Tính chất hóa học Kém bền, dễ phân huỷ thành nguyên tố đun, va chạm > dễ gây nổ: t  3N2 + H2 2HN3  H0 = -295 kJ/mol Hoặc nước phân huỷ dần theo phản ứng : HN3 + H2O  N2 + NH2OH Phản ứng với kim loại axit yếu: Zn + 3HN3  Zn(N3)2 + NH3 + N2 Muối gọi muối azit, người ta biết nhiều azit kim loại, azit kim loại nặng thường dễ gây nổ…nên thường dùng làm mồi nổ, Pb(N 3)2… azit kim loại kiềm & kiềm thổ bền nhiều, đun nóng tới 3000C chúng phân huỷ hồn tồn lại êm dịu: t  2Na + 3N2 2NaN3  Axit hidrazoic axit có tính oxi hoá mạnh số OXH nguyên tử N nó, hỗn hợp với HCl đặc nóng giống nước cường thuỷ: 2Au + 3HN3 + 11HCl  2HAuCl4 + 3N2 +3NH4Cl 3Ion N gọi ion “giả halogen” tính chất tương tự ion halgen: độ tan, khả tạo phức… d) Điều chế Cho azit phản ứng với axit sunfuric, thường dùng NaN3, lấy từ trình cho N2O + NaNH2 1900C Hidroxyl amin (NH2OH) Được coi sản phẩm nguyên tử H NH nhóm –OH, có nhiều tính chất trung gian NH3 H2O a) Tính chất vật lí Dạng tinh thể khơng màu, nóng chảy 330C, sơi 580C (ở 22mmHg) Kém bền, dễ phân huỷ nhiệt độ thường, 1000C gây nổ > N2, N2O H2O Nó hút ẩm mạnh, tan vô hạn nước không tan rượu benzen b) Tính chất hóa học Do cịn cặp electron tự nguyên tử N nên nhiều tính chất giống NH 3: kết hợp với nhiều chất giống NH3, tạo dạng hidrat tan nước: NH2OH.H2O, nước cho dung dịch có tính bazơ yếu, yếu NH3… Trong dung dịch kiềm thể tính khử mạnh, khử muối vàng thuỷ ngân > kim loại, tác dụng chất có tính oxi hố: NH2OH + HNO3 2NO + 2H2O 2NH2OH + 2NaOCl  N2O + 2NaCl + 3H2O Ngồi có tính oxi hóa, oxi hoá Fe(OH)2  Fe(OH)3 NH2OH + 2Fe(OH)2 + H2O  2Fe(OH)3 + NH3 c) Điều chế Nó điều chế cách điện phân dung dịch HNO3 với cực âm chì, axit khử theo sơ đồ: HNO3 + 6[H] NH2OH + H2O Nitrua kim loại Cũng cacbua kim loại, nitrua kim loại chia thành nhóm: nitrua ion nitrua xâm nhập, nhiên cấu tạo chúng chưa nghiên cứu kĩ cacbua Các kim loại kiềm, kiềm thổ, Zn, Cd Tl tạo nên nitrua ion, chứa cation kim loại & anion N3- Các nitrua ion bị thuỷ phân > hidroxit amoniac: Ca3N2 + 6H2O  3Ca(OH)2 + 2NH3. Nitrua ion tạo nguyên tố tương tác trực tiếp với nhau, nhiệt phân amitdua: 3Ba(NH2)2  Ba3N2 + 4NH3 Các kim loại chuyển tiếp tạo nên nitrua xâm nhập có cấu tạo tương tự Borua Cacbua xâm nhập Các nitrua thường khơng có cơng thức hợp thức (vì thiếu nitơ) VN, Mo2N, W2N, Fe4N… Các nitrua có độ cứng, độ dẫn điện giống kim loại: chúng cứng, khó nóng chảy Ví dụ như: VN nóng chảy 25700C độ cứng 910, trơ mặt hoá học Chúng điều chế cách cho bột kim loại khí nitơ NH nhiệt độ khoảng 12000C Oxit nitơ Nitơ tạo nên oxit: N2O, NO(N2O2), N2O3, NO2(N2O4), N2O5, NO3(N2O6) Trong oxit sau bền, nên khơng đặc trưng, ngồi có oxit có cân dạng đime monome a) Đinitơ oxit (N2O) * Cấu trúc phân tử : Phân tử đinitơ oxit có cấu tạo đường thẳng tương tự với phân tử CO không đối xứng: :N N O: Độ dài liên kết đo N—N : 1,26A , N—O : 1,186A0 Độ dài liên kết cho thấy liên kết N—N nằm dạng liên kết ba NN liên kết đơi N=N, cịn liên kết N—O nằm dạng liên kết đôi N=O liên kết đơn N—O Như thấy nitơ đioxit nằm dạng cấu trúc : :N=N=O:  :NNO: Phân tử N2O có tổng số e- giống với phân tử CO2, oxit trạng thái rắn có cấu trúc mạng lưới tinh thể giống * Tính chất vật lí: Là khí khơng màu, mùi tương đối dễ chịu Hoá rắn –910C hoá lỏng –890C Nó gây cảm giác say hay cười, nên cịn gọi “khí vui”, dẫn đến trạng thái gây mê nên trước người ta dùng làm hỗn hợp khí gây mê mổ nhẹ Là chất khơng trì sống, nên dùng làm chất gây mê phải cho với oxi Nhưng chất trì cháy chất dễ bắt lửa, ví dụ tàn đóm đỏ… * Tính chất hóa học: Bền điều kiện thường đến 5000C bắt đầu phân huỷ t  2N2 + O2 2N2O  H0 = -163 kJ Do đun nóng, tương tác với chất mà tương tác với oxi: t  N2 + H2O N2O + H2  H0 = -323 kJ 10 c) Tương tự 350C, G0 = H0  T S0 = 2839 J/mol nên Ka = 0,3302 Kp = 0,3302 atm2  P (NH3) = P (H2S) = 0,5P (toàn d) Do P (toàn phần) = P (NH3) + P (H2S)  phần)  P (toàn phần) = 0,635 atm Kp = [0,5P (tồn phần)]2 = 0,1008  số mol khí = PV 0, 635  25  số mol NH4HS =  = = 0,64 mol  RT 0, 08314  298,15 0,50,64= 0,68 * Nếu dung tích bình 100 L số mol khí = 0, 635 100 = 2,56 mol 0, 08314  298,15  khơng cịn chất rắn số mol NH4HS =  0,5  2,56 =  0,28  Khi mol chất rắn chuyển hết thành mol chất khí nên P (tồn phần) = nRT  0, 08314  298,15 = = 0,5 atm V 100 Bài 25 Khí NO kết hợp với Br2 tạo khí phân tử có nguyên tử Viết phương trình phản ứng xảy Biết phản ứng thu nhiệt, 25oC có Kp = 116,6 Hãy tính Kp (ghi rõ đơn vị) 0oC ; 50oC Giả thiết tỉ số hai trị số số cân oC với 25oC hay 25oC với 50oC 1,54 Xét 25oC, cân hố học thiết lập Cân chuyển dịch nào? Nếu: a) Tăng lượng khí NO b) Giảm lượng Br2 c) Giảm nhiệt độ d) Thêm khí N2 vào hệ mà: - Thể tích bình phản ứng khơng đổi (V = const) - Áp suất chung hệ không đổi (P = const) Hướng dẫn  NOBr (k) ; H > NO(k) + Br2 (hơi)  (1) Phản ứng pha khí, có n = -1  đơn vị Kp atm-1 (2) Do phản ứng thu nhiệt nên có liên hệ Kp O2 < Kp 252 < Kp 502 (3) -1 Vậy : Kp 250 = / 1,54 x Kp 252 = 116,6 / 1,54 = 75,71 (atm ) Kp 252 = 1,54 x Kp 252 = 116,6 x 1,54  179, 56 (atm-1) Xét chuyển dời cân hoá học 25OC 38 Trường hợp a b: nguyên tắc cần xét tỉ số: Q = PNOBr (4) ( PNO )2 (Khi thêm NO hay Br2) Sau so sánh trị số Kp với Q để kết luận Tuy nhiên, khơng có điều kiện để xét (4); xét theo nguyên lý Lơsatơlie a Nếu tăng lượng NO, CBHH chuyển dời sang phải b Nếu giảm lượng Br2, CBHH chuyển dời sang trái c Theo nguyên lý Lơsatơlie, giảm nhiệt độ làm cho CBHH chuyển dời sang trái, để chống lại giảm nhiệt độ d Thêm N2 khí trơ + Nếu V = const: khơng ảnh hưởng tới CBHH N2 không gây ảnh hưởng liên hệ (theo định nghĩa áp suất riêng phần) + Nếu P = const ta xét liên hệ Nếu chưa có N2: P = pNO + pBr2 + pNOBr (a) Nếu có thêm N2: P = p’NO + p’Br2 + p’NOBr + Pn2 (b) Vì P = const nên p’i < pi Lúc ta xét Q theo (4) liên hệ / tương quan với Kp: Nếu Q = Kp: không ảnh hưởng Nếu Q > Kp : CBHH chuyển dời sang trái, để Q giảm tới trị số Kp Nếu Q số mol H+dự phản ứng = (0,2 + 0,2) 4= 1,6 Nên kim loại tan hết Vậy ta có hệ phương trình: 27x + 64y = 18,2 3x + 2y =  giải pt cho x = y = 0,2 – – Vì NO3 phản ứng = NO3 Y nên dung dịch Z khơng có NO3–- có Al3+, Ag2+, SO42– Lượng Al2(SO4)3 = 0, 342 = 34,2 gam Lượng AgSO4 = 0,2 160 = 32 gam Bài 30 Hòa tan a gam hỗn hợp Ag Fe (trong Fe chiếm 30% khối lượng) 50 ml dung dịch HNO3 63% (d = 1,38 g/ml), khuấy phản ứng hoàn 41 toàn thu chất rắn A cân nặng 0,75a gam , dung dịch B 6,104 lít hỗn hợp khí NO NO2 (đktc) Hỏi cạn dung dịch B thu gam muối khan? Hướng dẫn: Phần hỗn hợp tan = 0,25a gam < 0,3a gam nên Fe dư Ag chưa phản ứng Các phản ứng: Fe + HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + HNO3  Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O Do Fe dư nên phản ứng: Fe + 2Fe(NO3)3  3Fe(NO3)2 Tức dung dịch B có Fe(NO3)2 Và lượng muối = lượng Fe + lượng NO3– Mà số mol NO3– lại B = tổng số mol NO3– – số mol khí = 0,69 – 0,2725 = 0,4175 mol Vậy lượng muối khan = 0, 4175 180 = 37,575 gam Bài 31 Hòa tan 17,4 gam hỗn hợp kim loại Al, Ag, Fe dung dịch HCl dư thấy 8,96 lít khí(đktc) Nếu cho 34,8 gam hỗn hợp tác dụng với dung dịch AgSO4 dư lọc chất rắn tạo hòa tan HNO3 26,88 lít khí (đktc) có tỷ khối so với oxi = 1,27 Viết phương trình phản ứng tính thành phần hỗn hợp ban đầu Hướng dẫn: Các PTHH 2Al + HCl  2AlCl3 + 3H2 (1) Fe + HCl  FeCl2 + H2 (2) 2Al + 3AgSO4  Al2(SO4)3 + 3Ag (3) Fe + AgSO4  FeSO4 + Ag (4) Khí có 30 < MTB = 40,64 < 46 hỗn hợp NO NO2 (cần ý sản phẩm chứa N tạo tác dụng với HNO3 muối, Ag tạo NO NO2 ) Ag + 4HNO3  Ag(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (5) 3Ag + 8HNO3  3Ag(NO3)2 + 2NO + 4H2O (6) Từ MTB = 40,64 tổng số mol = 1,2 tính NO = 0,4 mol NO2= 0,8 mol Theo pt (5), (6) Ag = 0,4 + 0,6 = 1,0 mol So sánh (1), (2) với (3), (4) thấy số mol Ag = H2= 0,8 mol (TN lấy lượng gấp đôi) Suy Ag ban đầu = 1,  0,8 = 0,1 mol  6,4 gam  Al + Fe = 11 gam Từ hệ pt tổng lượng Al + Fe tổng số mol H2 tính Al = 5,4 g Fe = 5,6 g Bài 32 X,Y kim loại đơn hóa trị II III Hòa tan hết 14,0 gam hỗn hợp X,Y axit HNO3 14,784 lít (27,30C 1,1atm) hỗn hợp khí oxit có màu nâu 42 có tỷ khối so với He = 9,56 , dung dịch nhận chứa nitrat kim loại Cùng lượng hỗn hợp kim loại cho tác dụng với axit HCl dư 14,784 lít khí (27,30C 1atm) cịn lại 3,2 gam chất rắn không tan Xác định X, Y tính % lượng kim loại hỗn hợp đầu Hướng dẫn: Số mol khí = 0,66 0,6 Từ MTB= 9,56 = 38,24 suy NO2 > 38,24 nên khí cịn lại phải NO = 30 < 38,24 Và tính NO = 0,32 mol NO2 = 0,34 mol 3X + 8HNO3  3X(NO3)2 + 2NO + 4H2O Y + 4HNO3  Y(NO3)3 + NO + 2H2O X + 4HNO3  X(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Y + 6HNO3  Y(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O X + 2HCl  XCl2 + H2  2Y + 6HCl  2YCl3 + 3H2  Biện luận: * Nếu kim loại Y không tan axit HCl Theo pt: số mol X = 0,6 lượng X = 10,8 gam nên X = 10,8 = 18 (không thỏa 0, mãn kim loại nào) * Vậy kim loại X không tan axit HCl Theo pt: số mol Y = 0,4 lượng Y = 14- 3,2= 10,8 gam nên Y = Đặt số mol X a: 10,8 = 27  Al 0, 3  Al 3e  Al tổng số e nhường = 0,4 + 2a = 1,2 + 2a  2  X 2e  X 5 2   N  3e  N tổng số e thu = 0,32 + 0,34 = 1,30  5 4   N  1e  N Theo qui tắc bảo toàn số mol e: 1,2 + 2a = 1,3  a = 0,05 Vậy X = 3, = 64  Ag % Al = 77,14% ; %Ag = 22,86% 0, 05 Bài 33 Cho 21,52 gam hỗn hợp A gồm kim loại X đơn hóa trị II muối nitrat vào bình kín dung tích khơng đổi lít (khơng chứa khơng khí) nung bình đến nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn, sản phẩm thu oxit kim loại Sau phản ứng đưa bình 54,60C áp suất bình P Chia đơi chất rắn bình sau phản ứng: phần phản ứng vừa đủ với 667ml dung dịch HNO3 nồng độ 0,38M khí NO dung dịch chứa nitrat kim loại Phần phản ứng vừa hết với 300ml dung dịch H2SO4 loãng 0,2M thu dung dịch B a) Xác định kim loại X tính % lượng chất A b) Tính P Hướng dẫn: 43 Số mol HNO3 = 0,38 0,667 = 0,25346 số mol H2SO4 = 0,3 0,2 = 0,06 Đặt số mol X(NO3)2 X ban đầu a b 2X(NO3)2  2XO + 4NO2 + O2  a a 2a 0,5a 2X + O2  2XO phản ứng với HNO3 có khí NO nên X có dư a 0,5a a phần dư = b – a (mol) XO + 2HNO3  X(NO3)2 + H2O 3X + 8HNO3  3X(NO3)2 + 2NO + 4H2O XO + H2SO4  XSO4 + H2O X + H2SO4  XSO4 + H2 Theo pt: số mol HNO3 phản ứng = 2a + (b - a) = 0,253 hay a + 2b = 0,38 (1) Biện luận: * Nếu M đứng trước hidro dãy điện hóa theo pt a+ (b - a) = 0,06 hay a + b = 0,12 (2) Giải (1)(2) cho a = – 0,14 < (loại) * Vậy M đứng sau hidro dãy điện hóa khơng tác dụng với H2SO4 lỗng, a = 0,06  b = 0,16 0,06(M + 124) + 0,16M = 21,52  M = 64  Cu Suy % Cu = 47,5 % % Cu(NO3)2 = 52,5% Sau nung bình chứa 0,12 mol NO2 nên P = 0,12.0, 082.327, = 1,07 atm Bài 34 Hịa tan hồn tồn 2,52 gam hỗn hợp Mg Al dung dịch HCl thu 2,688 lít hidro (đktc) Cũng lượng hỗn hợp hịa tan hồn tồn H2SO4 đặc nóng thu 0,03 mol sản phẩm hình thành khử S+6 a) Xác định sản phẩm nói b) Nếu hịa tan hồn tồn lượng hỗn hợp dung dịch HNO3 10,5% (d =1,2 g/ml) thu 0,03 mol sản phẩm hình thành khử N +5 Tính thể tích tối thiểu dung dịch HNO3 dùng Hướng dẫn: a) Mg + 2HCl  MgCl2 + H2 2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2 Lập hệ pt giải hệ pt cho Mg = 0,06 mol Al = 0,04 mol Đặt số oxihóa lưu huỳnh sản phẩm x ta có: Al – 3e  Al3+ Mg – 2e  Mg2+ tổng số mol e nhường = 0,04 + 0,06 = 0,24 S6+ + (6 – xe)  S x tổng số mol e thu = (6 - x) 0,03 Theo quy tắc bảo toàn số mol e: (6 - x) 0,03 = 0,24  x = –  sản phẩm H2S b) N5+ + (5 – ye)  S y tương tự: (5 - x) 0,03 = 0,24  x = –  sản phẩm NH3 44 4Mg +10 HNO3  4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 8Al +30 HNO3  8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O Theo pt: số mol HNO3 phản ứng = 0,06 2,5 + 0,04 3,75 = 0,3  VHNO3 = 150 ml Bài 35 Một miếng Mg bị oxihóa phần chia làm phần nhau: - Phần cho hòa tan hết dung dịch HCl 3,136 lít khí Cơ cạn dung dịch thu 14,25 gam chất rắn A - Phần cho hịa tan hết dung dịch HNO3 0,448 lít khí X ngun chất Cơ cạn dung dịch thu 23 gam chất rắn B a) Tính % số mol Mg bị oxihóa.(các thể tích khí đo đktc) b) Xác định khí X Hướng dẫn: a) số mol khí H2 = 0,14 số mol khí X = 0,02 2Mg + O2  2MgO Mg + 2HCl  MgCl2 + H2 MgO + 2HCl  MgCl2 + H2O Theo pt: Mg chưa bị oxi hóa = 0,14 mol  MgO = % Mg bị oxihóa = 14, 25 – 0,14 = 0,01 mol 95 0, 01 100% = 6,67% 0,15 Mg + HNO3  Mg(NO3)2 + X + H2O MgO + 2HNO3  Mg(NO3)2 + 2H2O Biện luận: Theo tính tốn số mol Mg(NO3)2 = 0,15 nên lượng Mg(NO3)2 = 0,15 148 = 22,2 gam < 23 b) Vậy B khơng có Mg(NO3)2 mà cịn phải có NH4NO3 = 23  22, = 0,01 mol 80 4Mg + 10HNO3  4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 0,04 0,01 (5x-2y)Mg + (12x-4y)HNO3  (5x-2y)Mg(NO3)2 + 2NxOy  + (6x-2y)H2O 0,14 – 0,04 = 0,1 0,02 Theo pt: 5x  y =  5x – 2y = 10  x = 2; y =  khí X N2 0,1 0, 02 Bài 36: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp FeS FeCO3 dung dịch HNO3 đặc, nóng thu hỗn hợp (B) gồm khí X Y có tỷ khối H 22,8 cịn dung dịch (A) có pH < a)Tính tỷ lệ số mol muối Fe2+ hỗn hợp ban đầu b)Làm lạnh hỗn hợp khí (B) xuống nhiệt độ thấp hỗn hợp (B) gồm khí X,Y,Z có tỷ khối so với H2 28,5 Tính phần trăm theo thể tích hỗn hợp khí (B) 45 c) Ở -11oC hỗn hợp (B) chuyển sang (B) gồm khí Tính tỷ khối (B) so với H2 Hướng dẫn: a) PT pứ: FeS + 12HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O FeCO3 + 4HNO3  Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + 2H2O Đặt: nFeS = a mol , nFeCO3 = b mol  nNO2 = 9a + b nCO2 = b Ta có : 46(9a  b)  44b = 22,8  a:b = 1:3  n FeS : n FeCO3 = 1: (b = 3a) 2(9 a  b) b) Làm lạnh B có phản ứng : 2NO2 N2O4 M (N2O4) = 92 làm M tăng = 57 Gọi x số mol N2O4 hỗn hợp B, B gồm: NO2 = (9a + b) – 2x = 4b - 2x ; N2O4 = x CO2 = b  46(4b - 2x)  92x  44b = 57 (4b  x  x  b)  b = x  Tổng B’ = 4b gồm NO2 = 2b  50 ; N2O4 = b  25 ; CO2 = b  25 c) – 110C phản ứng dime hố xảy hồn toàn, B gồm N2O4 = 2b CO2 = b tỉ khối so với hidro = 92.2b  44.b = 38 2(b  2b) Bài tập ôn Olimpic đề Olimpic Bài 37(Bài tập chuẩn bị Olympic hóa học Quốc tế lần thứ 33) Nitơ có nhiều oxit Một số oxit quan trọng nitơ NO 2, khí màu nâu đỏ hoạt động hóa học a Vẽ cơng thức Lewis NO2 xác định hình dạng dựa thuyết VSEPR b Sử dụng thuyết VSEPR xác định hình dạng hai ion NO 2- NO2+ So sánh hình dạng hai ion với NO2 Xem xét hai hợp chất khác nitơ trimetylamin (Me 3N) trisiliylamin (H3Si)3N Góc liên kết đo hai hợp chất 108o 120o Hãy giải thích khác Bây ta tiếp tục xét nitơ bo triflorua Năng lượng liên kết BF3 646kJ/mol NF3 280kJ/mol Giải thích khác Nhiệt độ sơi NF3 –129oC với NH3 –33oC Amoniac phản ứng bazơ Lewis NF3 khơng Gía trị momen lưỡng cực chất tương ứng 0,24D 1,48D flo có độ âm điện lớn nitơ Giải thích sao: a Có khác biệt qúa lớn nhiệt độ sôi b Momen lưỡng cực NF3 qúa nhỏ 46 Phản ứng dung dịch natri nitrat với hỗn hống natri phản ứng etyl nitrit với hydroxylamin có mặt natri etylat cho sản phẩm Sản phẩm muối axit yếu không bền nitơ Xác định axit viết công thức cấu tạo Axit dễ dàng đồng phân hóa để tạo thành hợp chất sử dụng để làm nhiên liệu cho động phản lực Viết công thức cấu tạo chất Hướng dẫn: 1.a Số electron xung quanh nguyên tử nitơ: Vậy NO2 có công thức cấu tạo: O N O Nhưng theo thuyết VSEPR phân tử có electron độc thân nên sức đẩy electron với hai cặp electron liên kết nên phân tử NO có cấu tạo thẳng mà phải có cấu tạo góc (132o) Như cấu tạo NO2 là: O N 132o O + b Xét NO2 : Số electron xung quanh nguyên tử N = + + – = (Mỗi nguyên tử oxy xung quanh góp 2e) Cấu trúc Lewis là: O ::N::O Như khơng có sức đẩy eletron không tham gia liên kết nguyên tử nitơ Hai liên kết sigma phân bố phù hợp 180 o để làm giảm tối đa sức căng góc cịn liên kết pi khơng làm ảnh hưởng đến hình dạng phân tử Vậy NO2+ có cấu tạo: O N O Xét NO2-: Số electron xung quanh nguyên tử N: + + = Các cấu trúc Lewis NO2-: O O N O N 115o O - Đối với NO2 cịn cặp electron chưa liên kết có sức đẩy mạnh electron nên góc liên kết giảm xuống so với phân tử NO2 Với trường hợp trimetylamin dạng hình học tháp tam giác ngun tử nitơ có cặp electron chưa liên kết làm góc liên kết giảm xuống từ 109,4 o 108o: 47 H3Si SiH3 N N H3C H3C CH3 SiH3 Tuy nhiên (SiH3)3N có tham gia obitan d vào liên kết, xen phủ với obitan p nguyên tử N tạo cho liên kết N-Si có tính chất gần liên kết đơi nên cặp electron tự nguyên tử nitơ trở nên định xứ không ảnh hưởng đến dạng hình học phân tử Kết qủa phân tử có dạng tam giác phẳng với góc liên kết 120o obitan p day obitan d N Si Cả NF3 BF3 hợp chất mang tính cộng hóa trị NF dạng tháp tam giác nhiên BF3 dạng tam giác phẳng liên kết B – F có phần liên kết đơi (bởi có sựu xen phủ obitan p bo flo) Như lượng liên kết N-F phải lớn B-F F N F B F F F F 4.a Nhiệt độ sôi chất khác tuỳ thuộc vào liên kết hydro NH có tạo thành liên kết hydro cịn NF3 khơng Khả hút electron F cao nên làm giảm tính bazơ N NF 3, NF3 khơng phản ứng bazơ b Độ âm điện NF3 bé NH3 do: N N H H F F H F Chính tổng momen lưỡng cực ngược hướng momen lưỡng cực NF3 bé NH3 2NaNO3 + 8Na(Hg) + 4H2O = Na2N2O2 + 8H2O + 8Hg NH2OH + EtNO2 + 2NaOEt = Na2N2O2 + 3EtOH Na2N2O2 muối axit hyponitrơ có cấu trúc sau: HO OH OH N N N N HO Đồng phân H2N – NO2 (Nitramit) có cơng thức cấu tạo: 48 H O N H N O Bài 38(Bài tập chuẩn bị Olympic hóa học Quốc tế lần thứ 36): Canxi xianamit (CaCN2) loại phân bón đa có tác dụng tốt Nó sản xuất dễ dàng từ loại hóa chất thơng thường CaCO Qúa trình nhiệt phân CaCO3 cho chất rắn màu trắng XA khí khơng màu XB khơng trì cháy Một chất rắn màu xám XC khí XD hình thành phản ứng khử XA với cacbon XC XD bị oxy hóa để tạo thành sản phẩm có mức oxy hóa cao Phản ứng XC với nitơ cuối dẫn tới việc tạo thành CaCN2 Viết tất phương trình phản ứng xảy Khi thuỷ phân CaCN2 thu chất gì? Viết phương trình phản ứng Trong hóa học chất rắn ion CN22- có đồng phân Axit hai anion biết (chỉ tồn pha khí) Viết cơng thức cấu tạo hai axit cho biết cân chuyển hóa hai axit dịch chuyển phía nào? Hướng dẫn: T CaCO3  CaO + CO2 CaO + 3C → CaC2 + CO CaC2 + N2 → CaCN2 + C Qúa trình gọi qúa trình Frank – Caro Qúa trình quan trọng kỹ thuật CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 Công thứ hai đồng phân là: HN = C = NH N  C – NH2 Hợp chất axit anion cacbondiimit hợp chất thứ hai xianamit Cân chuyển dịch phía tạo thành hợp chất có tính đối xứng cao Bài 39 (OLYMPIC HÓA HỌC ĐỨC 1999) Những hợp chất hóa học tổng hợp từ khơng khí (được xem hỗn hợp oxi nitơ) nướcBạn viết phương trình phản ứng cân Có thể kể đến qúa trình nhiều bước, nghĩa sản phẩm tổng hợp từ khơng khí tiếp tục phản ứng với Năng lượng, dụng cụ chất xúc tác thông dụng xem cho sẵn chất khác (như đồng, halogen…) Hướng dẫn: Nước phân tích thành hydro oxy nhờ điện phân: Nitơ oxy tác dụng với tạo thành nitơ dioxit: N2 + 2O2 → 2NO2 Nitơ dioxit cân với Nitơ tetraoxit: 2NO2 N2O4 49 Tổng hợp amoniac: N2 + 3H2 2NH3 Oxy hóa amoniac thành nitơ monoxit: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O Tổng hợp dinitơ trioxit cách làm bão hoà NO2 lỏng (hay N2O4) với NO: NO + NO2(l) → N2O3 Axit nitric: 2N2O4 + O2 + H2O → 4HNO3 Amoni nitrat: HNO3 + NH3 → NH4NO3 Điều chế dinitơ monooxit bằn cách đun nóng amoni nitrat: NH4NO3 → N2O + H2O Khử oxy axit nitric tạo thành hydroxilamin: HNO3 + 6H+ + 6e → NH2OH + 2H2O Dẫn hỗn hợp đương lượng mol NO NO2 vào dung dịch amoniac tạo thành amoni nitrit: NO + NO2 + 2NH4+ + 2OH- →2NH4NO2 + H2O Bài 40 ( ĐỀ THI CHỌN ĐT OLIPIC 2012) Cho phản ứng pha khí: N2O5 (h)→ 2NO2 (k)+ O2 (k) (1) Thực nghiệm chứng tỏ biểu thức định luật tốc độ phản ứng có dạng v = k[N2O5] với số tốc độ k = 3,46.10-5 s-1 25oC Giả thiết phản ứng diễn bình kín 25oC, lúc đầu chứa N2O5 với áp suất p(N2O5) = 0,100 atm a) Tốc độ đầu phản ứng bao nhiêu? b) Tính thời gian cần thiết để áp suất tổng cộng bình phản ứng 0,175 atm nhiệt độ khơng đổi (25oC) Tính đạo hàm d[N2O5]/dt thời điểm c) Ở nhiệt độ nói trên, sau lâu khối lượng N 2O5 bình cịn lại 12,5% so với lượng ban đầu? d) Nếu phản ứng viết dạng đây, giá trị tính b) c) thay đổi nào? 2N2O5 (h) → 4NO2 (k) + O2 (k) (2) O O Gọi K(1), G (1); K(2), G (2) số cân biến thiên lượng Gibbs phản ứng (1) (2) Ở nhiệt độ áp suất, tìm biểu thức liên hệ GO(1) với GO(2); K(1) với K(2) Cho phản ứng pha khí : 2NO (k) + O2 (k) → 2NO2 (k) (3) Phản ứng (3) tuân theo định luật tốc độ thực nghiệm v = k[NO]2[O2] Giả định phản ứng không diễn theo giai đoạn sơ cấp Hãy đề nghị chế có khả cho phản ứng (3) chứng tỏ chế phù hợp với thực nghiệm động học Hướng dẫn: a) Số mol có bình N2O5: n(N2O5) = pV/RT = 0,10.atm.V (L) /0,082L.atm.mol-1.K-1.298 K = 4,1.10-3.V mol [N2O5] = n( N 2O5 ) p( N 2O5 ) 0,1 -3 = = (mol / L) = 4,1.10 mol/L V RT 0, 082.298 v = 3,46.10-5 s-1 4,1.10-3.mol/L = 1,42.10-7 mol.L-1.s-1 50 b) N2O5 → 2NO2 + (1/2)O2 Po 0 Po -x 2x x/2 Ptổng = Po -x + 2x + x/2 = Po +(3/2)x = (7/4)Po→ x = Po/2 Po - x = Po/2 Ở nhiệt độ, thể tích bình phản ứng không thay đổi, giảm áp suất riêng phần tỉ lệ với giảm số mol Trong phản ứng bậc 1, thời gian cần thiết để nồng độ chất phản ứng giảm nửa bằng: t1/2 = ln2/k = 0,693/3,46.10-5 s-1 = 2.104 s Trong phản ứng bậc 1, nồng độ giảm nửa (so với ban đầu) tốc độ phản ứng giảm nửa v(t = t1/2) =  d [N 2O5 ] d[N 2O5 ] = (1/2)v(ban đầu) → = - (1/2)v(ban đầu) = -7,1.10-8 dt dt mol.L-1.s-1 c) Thời gian phản ứng bán phần phản ứng bậc không phụ thuộc vào nồng độ đầu Để khối lượng N2O5 lại 12,5% (1/8 nồng độ đầu) cần thời gian lần thời gian phản ứng bán phần: t = 3.2.104 s = 6.104 s d) Vì tốc độ phân hủy N2O5, biểu thị  d [N 2O5 ] không đổi nên giá trị dt không đổi Học sinh suy luận cách khác, đủ điểm * So sánh K(1)= p*2NO2 p*1/2 O2 * p N2O5 ; K(2)= p*4NO2 p*O2 *2 N2O5 p ; → K(1) = K(2)1/2 (p* áp suất riêng phần trạng thái cân bằng) GO(1) = -RTlnK(1) = -(1/2)RTlnK(2); GO(2) = -RTlnK(2) → GO(1) = (1/2)GO(2) Phản ứng xảy theo chế hai giai đoạn: 2NO k1 k 1 N2O2 (a) (nhanh) k  2NO2 N2O2 + O2  (b) (chậm) Cộng (a) với (b) thu phản ứng tổng cộng (3) Giai đoạn (b)chậm, định tốc độ chung phản ứng, nên: v = k2[N2O2][ O2] (*) Do giai đoạn (b) chậm (a) nhanh nên coi cân (a) thiết lập, có: [N2O2]/[NO]2 = k1/k-1  [N2O2] = (k1/k-1)[NO]2 (2*) Thay (2*) vào (*) thu được: 51 v = (k1/k-1)k2[NO]2[ O2] = k[NO]2[ O2] với k = (k1/k-1)k2 Như từ chế giả định rút định luật tốc độ thực nghiệm Cơ chế có khả C PHẦN KẾT LUẬN I Những công việc thực Hệ thống lại kiến thức lý thuyết giảng dạy nguyên tố nitơ hợp chất Sưu tầm xây dựng tập nitơ hợp chất nitơ, có kèm hướng dẫn giải chi tiết, bao gồm dạng câu hỏi tập liên quan đến tính chất điều chế ứng dụng chất tập liên quan đến kiến thức cấu tạo chất, nhiệt động, động hóa, cân hóc học, dung dịch II Những tác dụng đề tài Đối với học sinh: Đề tài chúng tơi sử dụng q trình giảng dạy cho học sinh khối chuyên Hóa học sinh đội tuyển quốc gia Thông qua đề tài này, học sinh tiếp cận đa chiều hóa nguyên tố thực bổ sung nhiều kiến thức cho học sinh Đối với giáo viên: Đề tài nguồn tư liệu quan trọng giảng dạy hóa ngun tố Đồng thời, thơng qua đề tài này, giáo viên xây dựng hồn thiện chun đề hóa ngun tố III Đề xuất, kiến nghị Thời gian trì đề tài: mong muốn chủ đề lớn nên trì thêm thời gian nghiên cứu, điều bổ sung vào nội dung kiến thức chưa đề cập đến hoàn thiện phần nội dung kiến thức khác dựa thành công chuyên đề hội thảo đánh giá cao Trong trình thực đề tài này, không tránh khỏi hạn chế mặt kiến thức nên có nhiều vấn đề mang tính chất chủ quan ca nhân Thơng qua hội thảo, chúng tơi mong góp ý để chúng tơi hồn thiện đề tài này, đồng thời góp phần nâng cao kiến thức chúng tơi đóng góp vào tư liệu giảng dạy chúng tơi thêm phong phú TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa học vơ cơ, Tập 2: Hồng Nhâm Bài tập đại cương vô cơ- Nguyễn Duy Ái, Đào Hữu Vinh Các chuyên đề bồi dưỡng HSG Hóa học 11- Nguyễn Xuân Trường, Quách Văn Long, Hoàng Thị Thúy Hương Đề thi chọn HSG Quốc gia năm Đề thi chọn đội tuyển học sinh thi Olympic Đề thi Olimpic 52