http://violet.vn/minhquy1005 Chương 2: NITƠ – PHƠT PHO Bài 1 : Nit ơ I-CẤU TẠO PHÂN TỬ Nhóm VA có cấu hình electron ngồi cùng là : ns 2 np 3 . Nên vừa thể hiện được tính oxh và tính khử. - Cấu hình electron của N 2 : 1s 2 2s 2 2p 3 - CTCT : N ≡ N CTPT : N 2 Số OXH của N 2 : -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 II-TÍNH CHẤT VẬT LÝ - Là chất khí khơng màu , khơng mùi , khơng vị, hơi nhẹ hơn khơng khí ( d = 28/29) , hóa lỏng ở -196 o C. - Nitơ ít tan trong nước , hố lỏng và hố rắn ở nhiệt độ rất thấp .Khơng duy trì sự cháy và sự hơ hấp (khơng độc). III-TÍNH CHẤT HỐ HỌC 1- Tính oxi hố : Phân tử nitơ có liên kết ba rất bền, nên nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường. a) Tác dụng với hidrơ : Ở nhiệt độ cao , áp suất cao và có xúc tác .Nitơ phản ứng với hidrơ tạo amoniac . Đây là phản ứng thuận nghịch và toả nhiệt : N 2 + 3H 2 2NH 3 ∆H = -92KJ b)Tác dụng với kim loại - Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua : 6Li + N 2 → 2Li 3 N - Ở nhiệt độ cao , nitơ tác dụng với nhiều kim loại : 3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (magie nitrua) Các nitrua dễ bị thủy phân tạo NH 3 • Nitơ thể hiện tính oxi hố khi tác dụng với ngun tố có độ âm điện nhỏ hơn . 2- Tính khử: - Ở nhiệt độ cao ( 3000 0 C) Nitơ phản ứng với oxi tạo nitơ monoxit N 2 + O 2 → 2NO ( khơng màu ) - Ở điều kiện thường , nitơ monoxit tác dụng với oxi khơng khí tạo nitơ dioxit màu nâu đỏ 2NO + O 2 → 2NO 2 • Nitơ thể hiện tính khử khi tác dụng với ngun tố có độ âm điện lớn hơn. - Các oxit khác của nitơ :N 2 O , N 2 O 3 , N 2 O 5 khơng điều chế được trực tiếp từ niơ và oxi IV- ĐIỀU CHẾ : a) Trong cơng nghiệp: Nitơ được sản xuất bằng cách chưng cất phân đoạn khơng khí lỏng b) Trong phòng thí nghiệm : Nhiệt phân muối nitrit NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + NaNO 2 N 2 + NaCl +2H 2 O NH 4 NO 3 N 2 + 2H 2 O 2NH 3 + 2CuO 2Cu + N 2 + 3H 2 O 2NH 3 +3/2 O 2 N 2 + 3H 2 O Bài 2: Amoniac và muối amoni A. AMONIAC : Trong phân tử NH 3 , N liên kết với ba ngun tử hidro bằng ba liên kết cộng hóa trị có cực. NH 3 có cấu tạo hình chóp với ngun tử Nitơ ở đỉnh. Nitơ còn một cặp electron hóa trị là ngun nhân tính bazo của NH 3 . I. Tính chất vật lí:  Là chất khí khơng màu, có mùi khai xốc, nhẹ hơn khơng khí.  Tan rất nhiều trong nước ( 1 lít nước hòa tan được 800 lít khí NH 3 )  Amoniac hòa tan vào nước thu được dung dịch amoniac. II. Tính chất hóa học: 1- Tính bazơ yếu: 1 t o ,p,xt0 –3 0 –3 +2 0 +2 +4 t o t o t o (500 o C) t o t o http://violet.vn/minhquy1005 a) Tác dụng với nước: NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH -  Thành phần dung dòch amoniac gồm: NH 3 , NH 4 + , OH - . => dung dòch NH 3 là một dung dòch bazơ yếu. b) Tác dụng với dung dòch muố(Muối của những kim loại có hidroxxit không tan):→ kết tủa hiđroxit của các kim loại đó. AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl ; Al 3+ + 3NH 3 + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 + Những hidroxit và oxit có khả năng tạo phức amin thì tan trong dung dòch NH 3 ( như Cu(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Ag 2 O, AgCl .) Cu(OH) 2 + 4NH 3 → [ Cu( NH 3 ) 4 ](OH) 2 (xanh thẩm) Ag 2 O + 2 NH 3 + 2H 2 O → 2 [Ag(NH 3 ) 2 ]OH AgCl + 2 NH 3 → [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl c) Tác dụng với axit: → muối amoni: NH 3 + HCl → NH 4 Cl (amoni clorua) 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 ( amoni sunfat) 2. Tính khử: a. Tác dụng với oxi: 4NH 3 + 3O 2  → o t 2N 2 + 6H 2 O Nếu có Pt là xúc tác , ta thu được khí NO 4NH 3 + 5O 2 → 4 NO + 6H 2 O b. Tác dụng với clo: 2NH 3 + 3Cl 2 → N 2 + 6HCl NH 3 kết hợp ngay với HCl vừa sinh ra tạo” khói trắng” NH 4 Cl c. Tác dụng với CuO: 2NH 3 + 2CuO 2Cu + N 2 + 3H 2 O III. Điều chế: 1. Trong phòng thí nghiệm: Bằng cách đun nóng muối amoni với Ca(OH) 2 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2  → o t CaCl 2 + 2NH 3 ↑ + 2H 2 O 2. Trong công nghiệp:Tổng hợp từ nitơ và hiđro: N 2 (k) + 3H 2 (k) 2NH 3 (k) ∆H < O o Nhiệt độ: 450 – 500 0 C o p suất cao từ 200 – 300 atm o Chất xúc tác: sắt kim loại được trộn thêm Al 2 O 3 , K 2 O, . Làm lạnh hỗn hợp khí bay ra, NH 3 hóa lỏng được tách riêng. B. MUỐI AMONI: Là tinh thể ion gồm cation NH 4 + và anion gốc axit. I. Tính chất vật lí: Tan nhiều trong nước, điện li hòan toàn thành các ion, ion NH 4 + không màu. II. Tính chất hóa học: 1- Tác dụng với dung dòch kiềm: (để nhận biết ion amoni, điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm) (NH 4 ) 2 SO 4 + 2NaOH  → o t 2NH 3 + 2H 2 O + Na 2 SO 4 ; NH 4 + + OH - → NH 3 ↑ + H 2 O (Quỳ ẩm hóa xanh) 2 Phản ứng nhiệt phân: - Muối amoni chứa gốc của axit không có tính oxi hóa khi đun nóng bò phân hủy thành NH 3 Thí d ụ : NH 4 Cl(r)  → o t NH 3 (k) + HCl(k) (NH 4 ) 2 CO 3 (r)  → o t NH 3 (k) + NH 4 HCO 3 (r) NH 4 HCO 3  → o t NH 3 + CO 2 + H 2 O ; NH 4 HCO 3 (bột nở) được dùng làm xốp bánh. - Muối amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa như axit nitrơ, axit nitric khi bò nhiệt phân cho ra N 2 , N 2 O ( đinitơ oxit) Thí dụ: NH 4 NO 2  → o t N 2 + 2H 2 O NH 4 NO 3  → o t N 2 O + 2H 2 O Nhiệt độ lên tới 500 o C , ta có phản ứng: 2NH 4 NO 3 → 2 N 2 + O 2 + 4H 2 O Bài 3 : Axit Nitric và muối Nitrat A. AXIT NITRIC 2 xt, t o t o http://violet.vn/minhquy1005 I. Cấu tạo phân tử : O - CTPT: HNO 3 CTCT: H - O – N O Nitơ có số oxi hoá cao nhất là +5 II. Tính chất vật lý - Là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm ; D = 1.53g/cm 3 - Axit nitric không bền, khi có ánh sáng , phân huỷ 1 phần: 4HNO 3 → 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O Do đó axit HNO 3 cất giữ lâu ngày có màu vàng do NO 2 phân huỷ tan vào axit. → Cần cất giữ trong bình sẫm màu, bọc bằng giấy đen… - Axit nitric tan vô hạn trong nước (HNO 3 đặc có nồng độ 68%, D = 1,40 g/cm 3 ). III. Tính chất hoá học 1. Tính axit: Là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch: HNO 3 H + + NO 3 – - Dung dịch axit HNO 3 có đầy đủ tính chất của mơt dung dịch axit : làm đỏ quỳ tím , tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn. CuO + 2HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O ; Ba(OH) 2 + 2HNO 3 → Ba(NO 3 ) 2 + 2H 2 O CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2 O 2. Tính oxi hoá: Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO 3 đđều bị oxi hóa về trạng thái oxi hóa cao nhất. Tuỳ vào nồng độ của axit và bản chất của chất khử mà HNO 3 có thể bò khử đến: N 2 , N 2 O, NO, NO 2 , NH 4 NO 3 . a) Với kim loại: HNO 3 oxi hoá hầu hết các kim loại ( trừ vàng(Au) và platin(Pt) ) không giải phóng khí H 2 , do ion NO 3 - có khả năng oxi hoá mạnh hơn H + .Khi đó kim loại bị oxi hóa đến mức oxi hố cao nhất. - Với những kim loại có tính khử yếu như : Cu, Ag…thì HNO 3 đặc bị khử đến NO 2 ; HNO 3 loãng bò khử đến NO. Vd: Cu + 4HNO 3(đ) Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O. 3Cu + 8HNO 3(l) 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O. - Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn như : Mg, Zn, Al…. + HNO 3 đặc bò khử đến NO 2 ; + HNO 3 loãng có thể bị khử đến N 2 O , N 2 hoặc NH 4 NO 3 . + Fe, Al, Cr bò thụ động hoá trong dung dòch HNO 3 đặc nguội. b) Với phi kim: Khi đun nóng HNO 3 đặc có thể tác dụng được chủ yếu với C, P, S…(trừ N 2 và halogen) Ví dụ: S + 6HNO 3(đ) → H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O C + HNO 3(đ) → CO 2 + NO 2 + H 2 O 3P + 5HNO 3(l) + 2H 2 O → 3H 3 PO 4 + 5NO → Thấy thoát khí màu nâu có NO 2 . khi nhỏ dung dich BaCl 2 thấy có kết tủa màu trắng có ion SO 4 2- . c) Với hợp chất : - H 2 S, Hl, SO 2 , FeO, muối sắt (II)… có thể tác dụng với HNO 3 ngun tố bị oxi hố trong hợp chất chuyển lên mức oxi hố cao hơn. Ví dụ như : 3FeO + 10HNO 3(d) → 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 5H 2 O 3H 2 S + 2HNO 3(d) → 3S + 2NO + 4H 2 O - Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thơng… bốc cháy khi tiếp xúc với HNO 3 đặc. V. Điều chế 1-Trong phòng thí nghiệm: NaNO 3 r + H 2 SO 4 đ HNO 3 + NaHSO 4 3 0 t http://violet.vn/minhquy1005 Điện phân các muối nitrat của kim loại đứng sau H + của nước ( sau Al) M(NO 3 ) x +x/2 H 2 O M + x/4 O 2 + xHNO 3 2- Trong công nghiệp: - Được sản xuất từ amoniac: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3 - Ở t 0 = 850-900 o C, xt : Pt : 4NH 3 +5O 2 → 4NO +6H 2 O ; ∆H = – 907kJ - Oxi hoá NO thành NO 2 : 2NO + O 2 → 2NO 2 - Chuyển hóa NO 2 thành HNO 3 : 4NO 2 +2H 2 O +O 2 → 4HNO 3 . TQ: 4NH 3 +8 O 2 → 4HNO 3 + 4 H 2 O Dung dòch HNO 3 thu được có nồng độ 60 – 62%. Chưng cất với H 2 SO 4 đậm đặc thu được dung dịch HNO 3 96 – 98% . B. MUỐI NITRAT 1. Tính chất vật lý: Dễ tan trong nước , là chất điện li mạnh trong dung dòch, chúng phân li hoàn toàn thành các ion Ví dụ: Ca(NO 3 ) 2 → Ca 2+ + 2NO 3 - - Ion NO 3 - không có màu, màu của một số muối nitrat là do màu của cation kim loại. Một số muối nitrat dễ bò chảy rữa như NaNO 3 , NH 4 NO 3 …. 2 Tính chất hoá học: Các muối nitrat của kim loại kiền và kiềm thổ có mơi trường trung tính, muối của kim loại khác có mơi trường axit(PH<7) 1: Nhiệt phân muối Nitrat Các muối nitrat dễ bò phân huỷ khi đun nóng a) Muối nitrat của các kim loại hoạt động (tr ước Mg): Nitrat → Nitrit + O 2 vd: 2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 b) Muối nitrat của các kim loại từ Mg → Cu: Nitrat → Oxit kim loại + NO 2 + O 2 vd: 2Cu(NO 3 ) 2 → 2CuO + 4NO 2 + O 2 c) Muối của những kim loại kém hoạt động ( sau Cu ) : Nitrat → kim loại + NO 2 + O 2 vd: 2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2 2: Ion NO 3 - trong H + (axit) NO 3 - + 4H + + 3e → NO + 2H 2 O Ví dụ: 3Cu + 2NO 3 - + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O 3Fe 2+ + NO 3 - + 4H + → 3Fe 3+ + NO + 2H 2 O 3: Ion NO 3 - trong OH - (kiềm) : OXH được các Kim loại lưỡng tính: 8Al + 3NO 3 - + 5OH - + 2H 2 O → 8AlO 2 - + 3NH 3 4. Nhận biết ion nitrat (NO 3 – ) Trong mơi trường axit , ion NO 3 – thể hiện tinh oxi hóa giống như HNO 3 . Do đó thuốc thử dùng để nhận biết ion NO 3 – là hỗn hợp vụn đồng và dung dịch H 2 SO 4 lỗng, đun nóng. Hiện tượng : dung dịch có màu xanh, khí khơng màu hóa nâu đỏ trong khơng khí. 3Cu + 8H + + 2NO 3 – → 3Cu 2+ + 2 NO↑ + 4H 2 O (dd màu xanh) 4 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t đp . ≡ N CTPT : N 2 Số OXH của N 2 : -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5 II-TÍNH CHẤT VẬT LÝ - Là chất khí khơng màu , khơng mùi , khơng vị, hơi nhẹ hơn khơng khí ( d. HNO 3 CTCT: H - O – N O Nitơ có số oxi hoá cao nhất là +5 II. Tính chất vật lý - Là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm ; D = 1.53g/cm