Chuyên đề về phi kim N và P

Hiệu suất phản ứng là Bài 15: Hòa tan m gam bột Al vào lượng dư dung dịch hỗn hợp của NaOH và NaNO3 thấy xuất hiện 6,72 lít đkc hỗn hợp khí NH3 và H2 với số mol bằng nhau.. Biết các phản

CHUYÊN ĐỀ PHI KIM NITƠ - PHOTPHO VÀ HỢP CHẤT

A LÝ THUYẾT:

A.1 NITƠ VÀ HỢP CHẤT CỦA NITƠ

I Đơn chất nitơ:

1 Vị trí và cấu hình eletron nguyên tử:

- Nitơ ở ô thứ 7 , nhóm VA , chu kỳ 2 trong BTH

a Tác dụng với kim loại :

6Li + N2 đ 2 Li3N ( Liti Nitrua )

4.1 Trong công nghiệp: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

4.2 Trong phòng thí nghiệm: Nhiệt phân muối amoninitrit bão hòa.

1.1 Cấu tạo phân tử:

 Đặc điểm cấu tạo của phân tử NH3:

- Liên kết trong phân tử NH3 là liên kết CHT phân cực

- CT e CTCT

H : N : H H – N – H

H H

1.2 Tính chất vật lý:

- Là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí

- Khí NH3 tan rất nhiều trong nước, tạo thành dung dịch amoniac có tính kiềm yếu

1.3 Tính chất hóa học:

1.3.1 Tính bazơ yếu :

a Tác dụng với nước :

NH3 + H2O  NH4+ + OH –

b Tác dụng với dung dịch muối :

* AlCl3+ 3NH3 + 3H2O  Al(OH)3+3NH4Cl

b Oxi hoá NH3 bằng oxi không khí:

(Khi đốt NH3 trong không khí có xúc tác là hợp kim platin và iriđi ở 850 – 9000C thì tạo NO và H2O)

- Đun nóng dung dịch amoniac đậm đặc

1.4.2 Trong công nghiệp:

+ Muối amoni tan nhiều trong nước

+ Ion NH4+ không màu

NH4HCO3(r)  NH3 + CO2 + H2O

III Axit nitric:

1 Cấu tạo phân tử:

 HNO3 Là một trong những axít có tính oxi hóa mạnh

a Tác dụng với kim loại :

NO NO

N O

N NH

M: là kí hiệu kim loại (Trừ Au và Pt)

n: là hóa trị kim loại ( n = 1, 2, 3 )

Kim loại càng mạnh, axit càng loãng càng khử nitơ xuống số oxi hóa càng thấp

Cu + 4HNO3(đ) Cu(NO3)2 +2NO2 +2H2O3Cu + 8HNO3(l)  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

 Tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh (Mg, Zn, Al )

8Al + 30HNO3(l)  8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O4Zn +10HNO3(r l)  4Zn(NO3)2 +NH4NO3+ 3H2O

 Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội

b Tác dụng với phi kim :

3H2S + 2HNO3(l)  3S + 2NO + 4H2O

 Vậy : HNO3 có tính axít mạnh và có tính oxi hóa mạnh

4 Điều chế:

1 Trong phòng thí nghiệm :

NaNO3(r ) + H2SO4(đ)   HNO3 +NaHSO4 t o

2 Trong công nghiệp : Sản xuất HNO3 gồm 3 giai đoạn:

a, Oxi hoá NH3 bằng oxi không khí:

c, Chuyển hóa NO2 thành HNO3 :

4NO2 +2H2O +O2  4HNO3

II Muối nitrat:

1 Tính chất của muối nitrat:

+ Cấu hình electron : 1s22s22p63s23p3

+ Trong các h/c hoá trị của P có thể là 3 hoặc 5

2 Tính chất hoá học :

 P trắng hoạt động hoá học mạnh hơn P đỏ

 Trong hợp chất P có các số oxi hoá: -3, +3, +5

 Thể thể hiện tính khử và tính oxi hoá

c, Tác dụng với hợp chất có tính oxi hoá mạnh:

(HNO3 đặc, KClO3, KNO3, K2Cr2O7 )

* Tùy theo tỷ lệ phản ứng mà thu được các sản phẩm khác nhau VD:

H3PO4 + NaOH →NaH2PO4 + H2O

H3PO4 + 2NaOH→NaHPO4 + 2H2O

H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O

b) H 3 PO 4 không có tính oxi hóa.

2) Điều chế trong CN:

Từ quặng apatit hoặc photphorit

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4đặc  ot 2H3PO4 + 3CaSO4

* Để được axit tinh khiết và nồng độ cao:

1 PP giải :Dùng PP tăng giảm thể tích

Bài 1 Một hỗn hợp N2 và H2 được lấy vào bình phản ứng có nhiệt độ giữ không đổi Sau thời gian

phản ứng áp suất trong bình giảm 5 % so với lúc đầu Biết N2 đã phản ứng 10% so với ban đầu Vậy

% số mol N2 và H2 trong hỗn hợp đầu là bao nhiêu ?

Bài 2: Hỗn hợp X gồm H2 và N2 có MTB = 7,2, sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, được hỗn

hợp Y có MTB = 8 Hiệu suất của phản ứng tổng hợp là?

Bài 3 Cho hỗn hợp A gồm N2 và H2 ( tỉ lệ mol 1:3), tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, sau phản ứng

thu được hỗn hợp B có tỉ khối dA/B= 0,7 Hiệu suất phản ứng là:

Bài 4: Nung nóng 0,5 mol hỗn hợp X gồm H2, N2 trong bình kín có xúc tác thích hợp, sau một thời

gian thu được hỗn hợp Y Cho 12 hỗn hợp Y đi qua ống đựng CuO dư, đun nóng thấy khối lượng chấtrắn trong ống giảm nhiều nhất là 3,2 gam Tỉ khối hơi của X so với H2 là

Bài 5: Cho 1 hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 được nạp vào 1 bình kín giữ ở nhiệt độ không đổi Khi phản

ứng đạt trạng thái cân bằng thì áp suất giảm 35,2% áp suất ban đầu Biết tỉ lệ số mol của nitơ đã phản ứng là 44% Thành phần phần trăm về số mol của N2 và H2 trong hỗn hợp đầu là:

Bài 6: Cho 1 hỗn hợp khí X gồm N2 và H2 được nạp vào 1 bình kín giữ ở nhiệt độ không đổi Khi phản

ứng đạt trạng thái cân bằng thì áp suất giảm 26,4% áp suất ban đầu Biết tỉ lệ số mol của hidro đã phản ứng là 49,5% Thành phần phần trăm về số mol của N2 và H2 trong hỗn hợp đầu là:

Bài 7: Hỗn hợp X gồm có H2 và N2 có tỷ khối so với Hiđro là 3,6.Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp

NH3 thu được hỗn hợp Y có tỷ khối hơi so với Hiđro là 4 Hiệu suất của phản ứng tổng hợp là

0,98

X

NH Y

Bài 8 Cho hỗn hợp A gồm N2 và H2 ( tỉ lệ mol 1:3), tiến hành phản ứng tổng hợp NH3, sau phản ứng

thu được hỗn hợp B có tỉ khối dA/B= 0,7 Hiệu suất phản ứng là:

Bài 9 Hỗn hợp A gồm 2 khí N2 và H2 có tỉ lệ mol N2 : H2 = 1 :4 Nung A với xúc tác được hỗn hợp khí

B trong B có 20% NH3 theo thể tích Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 là :

Bài 10 Có 100 lít hốn hợp khí thu được trong quá trình tổng hợp amoniac gồm NH3, N2 dư, H2 dư Bât

tia lửa điện để phân hủy hết NH3 được hỗn hợp có thể tích 125 lít trong đó H2 chiếm 75% thể tích (các thể tích đo cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất) Hiệu suất tổng hơp NH3 ban đầu là :

N n

H H

Bài 11 Cho 6 mol N2 và y mol H2 vào bình kín dung tích 4 lit Khi đạt trạng thái cân bằng N2 tham gia

phản ứng là 25% Đưa bình về nhiệt độ ban đầu thấy áp suất P2 = 21/24 P1 Tìm y và tính KC

Bài 12:Hỗn hợp A gồm N2 và H2 có phân tử khối trung bình là 7,2.Nung A với bột sắt để phản ứng

tổng hợp NH3 xảy ra với hiệu suất 20%,thu được hỗn hợp B.Cho B tác dụng với CuO dư,nung nóng được 32,64 gam Cu.Thể tích của hỗn hợp A ở đktc là?

A.14,28 B.14,56 C.15,68 D.17,92

Có Ngay 2

2

:: 4

phản ứng là 0,6 Hiệu suất phản ứng là

Bài 15: Hòa tan m gam bột Al vào lượng dư dung dịch hỗn hợp của NaOH và NaNO3 thấy xuất

hiện 6,72 lít (đkc) hỗn hợp khí NH3 và H2 với số mol bằng nhau Khối lượng m bằng

Bài 16: Để điều chế 5 kg dung dịch HNO3 25,2% bằng phương pháp oxi hóa NH3, thể tích khí

NH3 (đktc) tối thiểu cần dùng là

Bài 17: Dẫn 2,24 lít NH3 (đktc) đi qua ống đựng 32g CuO nung nóng thu được chất rắn A và khí

B.Ngâm chất rắn A trong dung dịch HCl 2M dư Tính thể tích dung dịch axit đã tham gia phản ứng ? Coi hiệu suất quá trình phản ứng là 100%

m



BÀI TẬP

1 VÍ DỤ MINH HỌA

Câu 1: Một loại phân lân có thành phần chính Ca(H2PO4)2.2CaSO4 và 10,00% tạp chất không chứa

photpho Hàm lượng dinh dưỡng trong loại phân lân đó là

Độ dinh dưỡng của phân lân được đánh giá qua hàm lượng P2O5

Giả sử có 100 gam phân lân

Câu 2: Cho m gam một loại quặng photphorit (chứa 7% là tạp chất trơ không chứa photpho) tác dụng

vừa đủ với dung dịch H2SO4 đặc để sản xuất supephotphat đơn Độ dinh dưỡng của supephotphat đơn thu được khi làm khan hỗn hợp sau phản ứng là



Câu 3: Một loại phân amophot chỉ chứa hai muối có số mol bằng nhau Từ 1,96 tấn axit photphoric sản

xuất được tối đa bao nhiêu tấn phân bón loại này ?

Câu 4: Một loại phân đạm ure có độ dinh dưỡng là 46,00% Giả sử tạp chất trong phân chủ yếu là

(NH4)2CO3 Phần trăm về khối lượng của ure trong phân đạm này là:

Câu 5: Phân supephotphat kép thực tế sản xuất được thường chỉ có 40% P2O5 Vậy % khối lượng

Ca(H2PO4)2 trong phân bón đó là

Câu 6: Một loại phân supephotphat kép có chứa 69,62% muối canxi đihiđrophotphat, còn lại

gồm các chất không chứa photpho Độ dinh dưỡng của loại phân lân này là

Tính khối lượng dung dịch H2SO4 70% đã dùng để điều chế được 351 kg Ca H PO 2 4 2 theo sơ đồ biến

hóa trên Biết hiệu suất của quá trình là 70%

Câu 8: Một loại phân kali có thành phần chính là KCl (còn lại là các tạp chất không chứa kali) được

sản xuất từ quặng xinvinit có độ dinh dưỡng 55% Phần trăm khối lượng của KCl trong loại phân kali

Chú ý số mol các chất để xem bài toán được tính theo chất nào Cu ; H+ ; hay NO3

-Có thể kết hợp với bảo toàn điện tích – khối lượng – mol ion

Câu 1: Cho m gam Fe vào dung dịch chứa đồng thời H2SO4 và HNO3 thu được dung dịch X và 4,48 lít

NO(duy nhất) Thêm tiếp H2SO4 vào X thì lại thu được thêm 1,792 lít khí NO duy nhất nữa và dung dịch Y Dung dịch Y hoà tan vừa hết 8,32 gam Cu không có khí bay ra (các khí đo ở đktc) Khối lượngcủa Fe đã cho vào là

Câu 2: Cho 0,3mol Cu và 0,6 mol Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,9 mol H2SO4 loãng Sau khi phản

ứng xảy ra hoàn toàn thu dược V lít khí NO(sản phẩm khử duy nhất,đktc) Giá trị của V là:

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 2,8 gam Fe và 1,6 gam Cu trong 500 ml dung dịch hỗn hợp

HNO3 0,1M và HCl 0,4M, thu được khí NO (khí duy nhất) và dung dịch X Cho X vào dung dịch AgNO3 dư, thu được m gam chất rắn Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5 trong các phản ứng Giá trị của m là

A 61,375 B 64,05 C 57,975 D 49,775.

Các bạn chú ý nha,khi có khí H2 bay ra thì chắc chắn là NO3 đã hết

.

4 2

Khi đó dung dịch X là

2

4

: 0,375:

: 0, 05: 0,05

Câu 5: Hòa tan hết 2,24 gam bột Fe vào 120 ml dung dịch HCl 1M, thu được dung dịch X Cho X tác

dụng với lượng dư dung dịch AgNO3, sau khi kết thúc các phản ứng thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và m gam chất rắn Giá trị của m và V lần lượt là

A 17,22 và 0,224 B 1,08 và 0,224 C 18,3 và 0,448 D 18,3 và 0,224

2 BTNT

30,12.2

0,1: 0, 4

NO

NO H

Câu 7: Đốt m gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu, Mg, Zn trong oxi thu được 29,7 gam hỗn hợp chất rắn Y Hòa

tan hết Y bằng dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được 17,92 lit khí NO2 (đktc) Cho m gam hỗn hợp X tácdụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu được dung dịch Z chứa 84,1 gam muối và khí SO2 Biết rằng

NO2 và SO2 là các sản phẩm khử duy nhất của HNO3 và H2SO4 Giá trị của m là

Câu 10: Dung dịch X chứa AgNO3 và Cu(NO3)2 Thêm 1 lượng hỗn hợp gồm 0,03 mol Al và 0,05

mol Fe vào 100 ml dung dịch X cho tới khi phản ứng kết thúc thu được 8,12 gam chất rắn Y gồm 3 kim loại Cho Y vào dung dịch HCl dư thu được 0,672 lít khí (đktc) Tổng nồng độ của 2 muối là :

3 2

Câu 11 Hoà tan hoàn toàn m gam Fe trong dd HNO3 thấy có 0,3 mol khí NO2 sản phẩm khử duy nhất

thoát ra, nhỏ tiếp dd HCl vừa đủ vào lại thấy có 0,02 mol khí NO duy nhất bay ra Cô cạn dd sau phản ứng thu được chất rắn có khối lượng là

nCu=0.3 mol , nH+=1mol , nNO3- =0.5 mol

Câu 15 Cho10,32g hh X gồm Cu, Ag tác dụng vừa đủ với 160 ml dd Y gồm HNO31M và H2SO4 0,5

M thu được khí NO duy nhất và dd Z chứa m gam chất tan Giá trị của m là

A.25,8 va 78,5 B.25,8 va 55,7

C.20 va 78,5 D.20 va 55,7

Dễ thấy H+ hết do đó có ngay dd X

2 2 4 3

Câu 17: Cho 7,68 gam Cu vào 200 ml dung dịch gồm HNO3 0,6M và H2SO4 0,5M Sau khi các phản

ứng xảy ra hoàn toàn (sản phẩm khử duy nhất là NO), cô cạn cẩn thận toàn bộ dung dịch sau phản ứngthì khối lượng muối khan thu được là

A 20,16 gam B 19,76 gam C 19,20 gam D 22,56 gam

2 2 3

3

0,120,12

0,12

0,040,32

Cu Cu

SO NO

NO H

n n

n

n n

Câu 19 : Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm

H2SO4 0,5M và NaNO3 0,2M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí

NO (sản phẩm khử duy nhất) Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất Giá trị tối thiểu của V là

A 240 B 400 C 120 D 360

2 3

3

0,030,03

0,02

0, 240,08

0, 4

Cu Cu

Fe Fe

H NO

H

n n

n

n n

Câu 20: Để hòa tan hết hỗn hợp gồm 9,6 gam Cu và 12 gam CuO cần tối thiểu V ml dung dịch hỗn hợp

HCl 2,5M và NaNO3 0,25M (biết NO là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của V là:

3 3

12HNO 10e 10NO N 6H O

Chú ý : Với các bài toán có Al – Zn – Mg thường sẽ có NH NO4 3

Câu 1 : Đốt 5,6 gam Fe trong không khí, thu được hỗn hợp chất rắn X Cho toàn bộ X tác dụng với

dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch chứa m gam muối Giá trị của m là:

Câu 2: Cho 29 gam hỗn hợp gồm Al, Cu và Ag tác dụng vừa đủ với 950 ml dung dịch HNO3 1,5M,

thu được dung dịch chứa m gam muối và 5,6 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm NO và N2O Tỉ khối của X

so với H2 là 16,4 Giá trị của m là

Câu 3: Hoà tan 6,0 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn trong dung dịch HNO3 vừa đủ, sau phản ứng hoàn

toàn thu được dung dịch Y và hỗn hợp gồm 0,02 mol NO và 0,02 mol N2O Làm bay hơi dung dịch Y thu được 25,4 gam muối khan Số mol HNO3 bị khử trong phản ứng trên là:

Câu 4: Hoà m gam hỗn hợp Fe, Cu ( Fe Chiếm 40%) vào 380 ml dung dịch HNO3 1M Sau phản ứng

thu được dung dịch Y và 0,7m gam chất rắn và 1,12 lít hỗn hợp gồm NO, N2O (ở đktc)(là hai sản phẩm khử duy nhất) có tỷ lệ số mol là 2:3 Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn Y là

A 32,4 gam B 45 gam C 21,6 gam D 27 gam

Fe NO

Câu 5: Hỗn hợp X gồm Fe, Cu có khối lượng 6 gam Tỉ lệ khối lượng giữa Fe và Cu là 7 : 8 Cho

lượng X nói trên vào một lượng dd HNO3, khuấy đều cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được một phần chất rắn Y nặng 4,32 gam, dd muối sắt và NO Khối lượng muối Fe tạo thành trong dd là

Câu 6: Cho 22,8 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với H2 dư, nóng Phản ứng hoàn toàn thu

được chất rắn Y, cho Y tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư thu được 84,7 gam muối % khối lượng của Fe3O4 trong hỗn hợp X là

Câu 7: Cho a gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300,0 ml dung dịch H2SO4 0,1 M Sau

khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một chất rắn và có 448,0 ml khí (đktc) thoát ra Thêm tiếpvào bình NaNO3, lượng NaNO3 phản ứng tối đa là 0,425 gam; khi các phản ứng kết thúc thu khí NO(sản phẩm khử duy nhất) và khối lượng muối trong dung dịch là 3,865 gam Tính % khối lượngmỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu

Kết quả: %mFe = 32,18390%; %mAl=31,03448%; %mCu=36,78160%

Câu 8: Cho 14,4 gam hỗn hợp gồm Fe, Mg và Cu (số mol mỗi kim loại bằng nhau) tác dụng hết với

dung dịch HNO3, thu được dung dịch X và 2,688 lít (đktc) hỗn hợp gồm 4 khí N2, N2O, NO và NO2 trong đó hai khí N2 và NO2 có số mol bằng nhau Cô cạn cẩn thận toàn bộ X thu được 58,8 gam muối khan Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là:

n n 0,7 0, 0125.2 0, 048.2 0, 072 0,893

Câu 9 Cho 6,675g hỗn hợp Mg và kim loại M ( hóa trị duy nhất n, đứng sau Mg , tác dụng được với

H+ giải phóng H2) có tỷ lệ mol là 1:1 vào dung dịch AgNO3 dư khi kết thúc phản ứng thu được 32,4g chất rắn Ở một thí nghiệm khác nếu cho 6,675g hỗn hợp kim loại trên vào dung dịch HNO3 dư sau

phản ứng thu được V lít NO đktc ( sản phẩm khử duy nhất) giá trị của V là:A 4,48.

Câu 10 Cho 4,8g Mg tác dụng với HNO3 dư Phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lit NO (đktc)

và dd X Khối lượng muối thu được trong X: A 29,6g B 30,6 g C 34,5g D 22,2g.

Chú ý : Khi nhìn thấy Mg,Al,Zn tác dụng với HNO3 ta phải nhớ ngay tới NH4NO3

2

3

2

3 2

: 0,4: 0,08

:

:: 0,02

Cu

NO a

NO b KOH

KOH

Cu NO

Câu 12: Hoà tan 4,32 gam nhôm kim loại bằng dung dịch HNO3 loãng, dư thu được V lít khí NO

(đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được 35,52 gam muối Giá trị của V là

Câu 14: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp 3 kim loại bằng HNO3 thu được V lít hỗn hợp khí D

(đktc) gồm NO và NO2 Tỉ khối của D so với H2 là 18,2 Giả thiết không có phản ứng tạo NH4NO3 Tổng khối lượng muối trong dung dịch tính theo m và V là :

A (m+8,749V) gam B (m+6,089V) gam C (m+8,96V) gam D