Cấu tạo phân tử : do 2 nguyên tử Nitơ liên kết với nhau bằng 3 liên kết khơng cực.. Tính chất vật lí : Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, khơng duy trì sự cháy, sự sống.. Trạn
Trang 1Lí thuyết hĩa học Phần III: Hĩa vơ cơ
NITƠ – PHOTPHO
A – Nitơ
I Cấu tạo phân tử :
do 2 nguyên tử Nitơ liên kết với nhau bằng 3 liên kết khơng cực.
Liên kiết ba rất bền vững nên ở nhiệt độ thường N2 rất trơ về hĩa học.
II Tính chất vật lí :
Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, khơng duy trì sự cháy, sự sống
Rất ít tan trong nước (1 lít nước chỉ tan 0,015ml N2)
Chiếm 4/5 thể tích khơng khí, nhẹ hơn khơng khí
Hĩa lỏng ở 1960C, hĩa rắn ở 2100C
III Tính chất hĩa học :
1 Tính oxi hĩa (Tác dụng với chất khử mạnh):
a Với hiđro:
b Với kim loại hoạt động mạnh:
- Ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng được với Liti (Li)
- Ở nhiệt độ cao, nitơ chỉ tác dụng được với: Ca, Ma, Al, …
3Ca N Ca N (Canxi nitrua)
2 t0 2Al N 2A Nl (Nhơm nitrua)
2 Tính khử (Tác dụng với chất oxi hĩa):
0
t
Chú ý: Các oxit khác của nitơ như: N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 khơng điều chế được trực tiếp giữa
oxi và nitơ
IV Trạng thái tự nhiên : Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở hai dạng:
Dạng tự do: nitơ chiếm khoảng 80% thể tích của khơng khí Nitơ trong tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: 14
7 N(99,63%) và 15
7 N(0,37%)
Dạng hợp chất: cĩ trong diêm tiêu (NaNO3), protein, axit nucleic, …
V Điều chế :
1 Trong cơng nghi p:ệp:
Khơng khí hĩa lỏng (sau khi loại bỏ CO2 và H2O) Chưng phân đoạn
0C N2
1830C O2
2 Trong phịng thí nghiệm:
a Nhiệt phân muối:
0
t
0
350 500 C
0
t
b Oxi hĩa NH 3 :
2 Mô hình phântử N
0
2 3
200 300atm
400 550 C xt: bột Fe Al O
Trang 2Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ
0
t
0
t
0
t
2NH3 t0 N2 3H2
c Khử oxit của nitơ:
0
350 500 C
d Phương pháp khác:
0
t
0
t
0
t
(Thuoác noå ñen)
0
t
0
t
VI Ứng dụng :
Trong công nghiệp, dùng để tổng hợp amoniac, từ đó sản xuất phân đạm, axit nitric, …
Trong luyện kim, thực phẫm, điện tử, … nitơ được dùng làm môi trường trơ
Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác
B – Các hợp chất của nitơ:
I Amoniac : NH 3
1 Cấu tạo :
2 Tính chất vật lí :
Chất khí không màu, mùi khai, sốc, dễ hóa lỏng ( 33,60C), dễ hóa rắn( 77,80C), nhẹ hơn không khí nên có thể thu khí NH3 bằng cách đây không khí
Khí NH3 tan rất nhiều trong nước nhờ liên kết hiđro với nước (ở 20C, 1 lít nước hòa tan được khoảng 800 líl NH3)
Tan trong nước tạo thành dung dịch amoniac Dung dịch amoniac đâm đặc có nồng độ 25%
và D = 0,91g/ml
Dung dịch amoniac là một bazơ yếu có mùi khai, làm quì tím hóa xanh, phenolphtalein hóa hồng
Dung dịch dẫn được điện nhưng rất yếu vì trong dung dịch có 0,4% lượng ion NH4, OH
3 Tính chất hóa học :
a Tính bazơ: Do trên nitơ còn một cặp điện tử tự do dễ dàng kết hợp với ion H+ tạo ion
4
NH
thể hiện tính bazơ
Tác dụng với H 2 O: NH3 H O2 NH4 OH
Tác dụng với axit:
H N H H
N có: Số oxi hóa : 3
H H
H
N
0
107 0,102nm
N
H
Trang 3Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ
HClđặc + NH3 NH4Cl (Khói trắng)
H2SO4 + 2NH3 (NH4)2SO4 (Phân đạm 1 lá) HNO3 + NH3 NH4NO3 (Phân đạm 2 lá)
CO2 + H2O + NH3 NH4HCO3 (Bột nở)
CO2 + H2O + NH3 (NH4)2CO3
CO2 + NH3(lỏng) (NH2)2CO + H2O
(Đạm Ure)
Tác dụng với dung dịch muối:
Al3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4
Chú ý: Al(OH)3 không tan trong dung dịch NH3
b Khả năng tạo phức chất: Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan oxit, hiđroxit hay muối
ít tan của một số kim loại tạo thành các dung dịch phức chất
Cu+ + 2NH3 [Cu(NH3)2]+
Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+
Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+
Zn2+ + 4NH3 [Zn(NH3)4]+
Phản ứng xảy ra được là do các phân tử NH3 kết hợp với các ion: Zn2+, Ag+, Cu+, … bằng các liên kết cho nhận giữa cặp electron chưa sử dụng của nguyên tử nitơ với obitan trống của ion kim loại
c Tính khử
Nhiệt phân:
0
t
Tác dụng với oxi:
- Khi đốt không có xúc tác, NH3 cháy với ngọn lửa màu vàng:
4NH3 + 3O2
0
t
- Khi đốt không có xúc tác là Pt, ở 8500C – 9000C :
4NH3 + 5O2
0
t xt
Tác dụng với Cl2 , Br 2 :
Dẫn khí NH3 vào bình chứa khí clo, NH3 tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có khói trắng:
2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl 6NH3 + 6HCl 6NH4Cl
8NH3 + 3Cl2 N2 + 6NH4Cl (khói trắng)
(hiện tượng thăng hoa)
Tác dụng với một số chất oxi hóa khác:
2NH3 + 3CuO t 0
N2 + Cu + 3H2O 2NH3 + 3NaClO t 0
N2 + 3NaCl + 3H2O 2NH3 + 3N2O t 0
4N2 + 3H2O
4 Ứng dụng :
Amoniac được sử dụng để sản xuất axit nitric, các loại phân đạm như ure ((NH4)2CO),
NH4NO3, (NH4)2SO4, …; điều chế hiđrazin (N2H4) làm nhiên liệu cho tên lửa
Amoniac lỏng được dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh
5 Điều chế :
a Trong phòng thí nghiệm:
Muối amoni tác dụng với kiềm:
4
Trang 4Lí thuyết hĩa học Phần III: Hĩa vơ cơ
Thủy phân muối nitrua:
Ca3N2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2NH3 AlN + 3H2O Al(OH)3 + NH3
Từ nguyên tố lưỡng tính:
4Zn + KNO3 + 7KOH 4K2ZnO2 + NH3 + 2H2O 2Zn + 2NaNO3 + 2KOH + 2H2O K2ZnO2 + Na2ZnO2 + 2NH3 8Al + 3KNO3 + 5KOH + 2H2O 8KAlO2 + 3NH3
8Al + 3KNO3 + 5NaOH + 2H2O 3KAlO2 + 5NaAlO2 + 3NH3
b Trong cơng nghiệp:
0
2 3 2
450 500 C
200 300atm
N 3H 2NH ; H92kJ
Điều kiện: Hạ nhiệt độ, tăng áp suất.
Nhiệt độ khơng được quá thấp vì phản ứng sẽ xảy ra chậm
Áp suất khơng được cao quá vì địi hỏi thiết bị cồng kềnh, phúc tạp và làm cho khí thốt ra khỏi thành bình
Chu trình thực hiện trong tháp tổng hợp kín (H% = 20 – 25%)
II Muối amoni
1 Tính chất vật lí :
Muối amoni là hợp chất tinh thể ion, phân tử gồm cation NH4
và anion gốc axit Tất cả các muối amoni đều tan trong nước và khi
tan điện li hồn tồn thành ion Ion amoni khơng màu
2 Tính chất hĩa học :
a Sự thủy phân:
NH4 + H2O NH3 + H3O+
b Phản ứng trao đổi ion:
Tác dụng với dung dịch kiềm:
4
(NH4)2SO4 + NaOH t 0
4 NH
Tác dụng với dung dịch axit:
(NH4)2CO3 + 2HCl t 0
2NH4Cl + CO2 + H2O
Tác dụng với dung dịch muối:
(NH4)2S + 2CuSO4
0
t
CuS + (NH4)2SO4
c Phản ứng nhiệt phân:
Muối amoni tạo bởi axit khơng cĩ tính oxi hĩa:
- Khi đun nĩng bị phân tích thành NH3 và axit
NH4Cl (r) t 0
NH3 (k) + HCl (k)
Ở miệng ống gặp nhiệt độ thấp hơn, 2 khí này kết hợp với nhau tạo NH4Cl màu
trắng bám lên thành ống Hiện tượng này gọi là muối thăng hoa.
- Phân hủy chậm ngay ở nhiệt độ thường:
(NH4)2CO3
0
t
NH4NO3
0
t
Muối amoni tạo bởi axit cĩ tính oxi hĩa:
NH4NO2
0
t
NH4NO3
0
t
4 Mô hình phântử muối NH Cl
Trang 5Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ
2(NH4)2SO4
0
t
III Các oxit của nitơ
1 Đinitơ Oxit (N 2 O):
a Cấu tạo :
b Tính chất vật lí : - Khí không màu, có mùi, gây ù tai, bất tỉnh
- nN 2 O : nKK = 1 : 4 sẽ gây mê
c Tính chất hóa học :
Tính oxi hóa: N2O 500 C 0
N2O + H2
0
t
N2O + 2NH3
0
t
0
t
N2O + O3
0
t
2NO + O2
N2O + SO3
0
t
2NO + SO3
d Điều chế : NH4NO2
0
t
NO + SO2
0
t
2 Nitơ Oxit (NO):
a Cấu tạo :
b Tính chất vật lí:
c Tính chất hóa học :
d Điều chế :
3 Nitơ đioxit (NO 2 )
a Cấu tạo :
b Tính chất vật lí:
c Tính chất hóa học :
d Điều chế :
4 Đinitơ trioxit (N 2 O 3 )
a Cấu tạo :
b Tính chất vật lí:
c Tính chất hóa học :
d Điều chế :
5 Đinitơ pentaoxit (N 2 O 5 )
a Cấu tạo :
b Tính chất vật lí:
c Tính chất hóa học :
N có: Số oxi hóa : +
1
N
: N N O
Trang 6Lí thuyết hóa học Phần III: Hóa vô cơ
d Điều chế :
IV.Axit nitric
1 Cấu tạo :
2 Tính chất vật lí:
3 Tính chất hóa học :
4 Điều chế :
V Muối nitrat
1 Tính chất vật lí:
2 Tính chất hóa học :
3 Nhận biết :
4 Ứng dụng :
5 Điều chế :
