Chuyên đề5.NHÓM NITƠA. LÍ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAOI. KHÁI QUÁT VỀ NHÓM NITƠ1. Vị trí nhóm nitơ trong bảng tuần hoànNhóm nitơ gồm các nguyên tố: nitơ [N], photpho [P], asen [As], atimon [Sb] và bitmut [Bi]. Chúngđều thuộc các nguyên tố p.2. Tính chất chung của các nguyên tố nhóm nitơa] Cấu hình electron nguyên tửLớp ngoài cùng của nguyên tử là ns2 np3 [có 5 electron].• Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm nitơ có 3 electron độc thân, do đó trong một sốhợp chất chúng có hoá trị ba.• Đối với nguyên tử của các nguyên tố P, As, Sb và Bi ở trạng thái kích thích, một electron trong cặpelectron của phân lớp ns có thể chuyển sang obitan d trống của phân lớp nd.Như vậy, ở trạng thái kích thích nguyên tử của các nguyên tố này có 5 electron độc thân nên có thể có hoátrị năm trong các hợp chất.b] Sự biến đổi tính chất của các đơn chất• Sự biến đổi tính oxi hoá - khửTrong các hợp chất, các nguyên tổ nhóm nitơ có số oxi hoá cao nhất là +5.Ngoài ra, chúng còn có các số oxi hoá 13 và 13. Riêng nguyên tử nitơ còn có thêm các số oxi hoá +1, +2,+ 4.Do khả năng giảm và tăng số oxi hoá trong các phản ứng hoá học, nên nguyên tử các nguyên tố nhómnitơ thể hiện tính oxi hoá và tính khử. Khả năng oxi hoá giảm dần từ nitơ đến bitmut, phù hợp với chiềugiảm độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố trong nhóm.• Tính kim loại - phi kimĐi tử nitơ đến bitmut, tỉnh phi kim của các nguyên tố giảm dần, đồng thời tính kim loại tăng dân. Nitơ,photpho là các phi kim. Asen thể hiện tính phi kim trội hơn tính kim loại, Antimon thể hiện tính kim loạivà tỉnh phi kim ở mức độ gần như nhau, còn bitmut tính kim loại trội hơn tính phi kim.c] Sự biến đổi tính chất của các hợp chất• lợp nhất với hidro Tất cả các nguyên tố nhóm nitơ đều tạo được hợp chất khỉ với hiđro [hiđrua], có côngthức chung là RH3. Độ bền nhiệt của các hiđrua giảm dần từ NH 3 đến Billy. Dung dịch của chúng khôngcó tính axit.• Oxit và hiđroxitTừ nitơ đến bitmut, tính axit của các oxit và hidroxit tương ứng giảm dần đồng thời tỉnh bazơ của chúngtăng dần. Độ bền của các hợp chất với số oxi hoá +3 tăng. còn độ bền của các hợp chất với số oxi hoá +5nói chung giảm. Các oxit của nitơ và photpho với số oxi hoá +5 [N 2O, P2O] là oxit axit, hidroxit củachúng là các axit [HNO3, HPO4]. Trong các oxit với số oxi hoá +3 thì As 2O3 là oxit lưỡng tính, tính axitTrang 1trội hơn tính bazơ, Sb2O3 là oxit lưỡng tính, tính bazơ trội hơn tính axit, còn Bi 2O3, là oxit bazơ, tan dễdàng trong dung dịch axit và hầu như không tan trong dung dịch kiềm.II. NITƠ1. Cấu tạo phân tửNguyên tử nitơ có cấu hình electron: 1s 2 2s 2 2p3 , phân lớp ngoài cùng có 3 electron độc thân. Hai nguyêntử nitơ liên kết với nhau bằng ba liên kết cộng hóa trị không có cực, tạo thành phần tử N2.Công thức electronCông thức cấu tạoCông thức phân tử:N::N::N=N:N21514Nguyên tố nitơ trong tự nhiên là hỗn hợp hai đồng vị 7 N [99,63%] và N [0,37%]72. Tính chất vật líỞ điều kiện thường, nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở- 196°C, hóa rắn ở - 210°C, rất ít tan trong nước, [ở nhiệt độ thường, 1 lít nước hòa tan được 0,015 lít khínitơ]. Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp.3. Tinh chất hóa học• Vi có liên kết bạn với năng lượng liên kết lớn [EN=N = 946 kJ/mol] nên phân tử nitơ rất bền, chỉ ở nhiệtđộ cao mới phân li thành nguyên tử. Do vậy, ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học, nhưng ởnhiệt độ cao, nitơ trở nên hoạt động hơn và có thể tác dụng với nhiều chất.• Tuỳ thuộc vào bản chất phản ứng mà nitơ thể hiện tính oxi hoá hay tỉnh khử.Tuy nhiên, tính oxi hoá vẫn trội hơn tính khử.a] Tính oxi hóa• Tác dụng với hidroỞ nhiệt độ cao [trên 400°C], áp suất cao và có chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hidro tạo ra khíamoniac.t. p→ 2NH 3N 2 + 3H 2 ¬∆H = −92kJxt• Tác dụng với kim loạiỞ nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng với liti6Li + N 2 → 2Li 3 Nliti nitruaỞ nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với một số kim loại như Ca, Mg, Al, ..°600 C3Mg + N 2 → Mg 3 N 2magie nitrua0t2Al + N 2 → 2AlNnhôm nitruaCác nitrua kim loại là những tinh thể ion, bị thủy phân hoàn toàn giải phóng NH 3AlN + 3H 2 O → Al[OH], ↓ + NH 3Mg 3 N 2 + 6H 2 O → 3Mg[OH] 2 ↓ +2NH 3b] Tính khửỞ nhiệt độ cao khoảng 3000°C [hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện], nitơ kết hợp trực tiếp với oxi tạo rakhí NO.t0→ 2NON 2 + O2 ¬∆H = +180kJKhí NO không màu kết hợp ngay với oxi trong không khí tạo ra nitơ đioxit [NO2] màu nâu.2NO + O 2 → 2NO 2Trang 2Các oxit khác của nitơ như N 2O, N 2O3 , N 2O 5 không điều chế được từ phản ứng trực tiếp giữa nitơ và oxi.4. Điều chếa] Trong phòng thí nghiệm0tNaNO 2 + NH 4Cl → NaCl + N 2 ↑ +2H 2 O0tNH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2Ob] Trong công nghiệp.Trong công nghiệp người ta hóa lỏng không khí sau đó tách N 2 ra khỏi O2 bằng phương pháp chưng cấtphân đoạn.III. AMONIAC1. Cấu tạo phân tửCông thức electronCông thức cấu tạoCông thức phân tửNH3Phân tử NH3 có cấu tạo hình chóp, với nguyên tử nitơ ở đỉnh, đáy là tam giác mà định là ba nguyên tửhidro. Ba liên kết N-H đều là liên kết có cực, các cặp electron chung đều lệch về phía nguyên tử nitơ. Dođó, NH3 là phân tử có cực.·Góc HNH= 107°, độ dài liên kết N - H khoảng 0,102 nm.2. Tính chất vật lí• NH là chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí nên có thể thu NH 3 bằng phương phápđầy không khí.• Khi NH3 tan nhiều trong nước [0 20°C, 1 lít H2O hòa tan 800 lít khí NH3].• Dung dịch NH3 đậm đặc thường có nồng độ 25%.3. Tính chất hóa họca] Tính bazơ yếu- Tác dụng với nước+Khi tan trong nước, một phần nhỏ phân tử NH3 kết hợp với ion H+ của nước, tạo thành ion amoni NH 4 .NH 3 + H 2 O € NH 4+ + OH −Hằng số phân li của NH trong nước ở 25oC là NH +4 OH − Kb == 1,8.10−5[ NH3 ]Như vậy, dung dịch NH3 có tính bazơ yếu. Dung dịch NH3 làm phenolphtalein từ không màu chuyển sangmàu hồng, quỳ tím chuyển sang màu xanh.- Tác dụng với axit NH3 phản ứng với axit cho muối amoni.NH 3 + H + → NH +4NH 3 [k] + HCl[k] → NH 4 Cl[ r ] [dùng để nhận biết khí NH3 ][khói trắng]2NH 3 + H 2SO 4 → [ NH 4 ] 2 SO 4 [Amoni sunfat: đạm 1 lá]NH 3 + HNO3 → NH 4 NO3 [Amoni nitrat: đạm 2 lá]NH 3 + CO 2 + H 2 O → NH 4 HCO3 [Amoni hidrocacbonat]- Tác dụng với dung dịch muốiDung dịch NH3 có khả năng kết tủa nhiều hiđroxit kim loại khi tác dụng với dung dịch muối của chúng.Trang 3Al3+ + 3NH 3 + 3H 2O → Al[OH]3 ↓ +3NH +4Fe3+ + 3NH 3 + 3H 2O → Fe[OH]3 ↓ +3NH 4+b] Khả năng tạo phứcDung dịch NH3 có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối ít tan của một số kim loại như g, Cu, Zn, Co, Cd,Hg, Ni tạo thành các dung dịch phức chất2+Cu[OH] 2 + 4NH 3 → Cu [ NH 3 ] 4 + 2OH+AgCl + 2NH 3 → Ag [ NH 3 ] 2 + Cl −2+Zn[OH] 2 + 4NH 3 → Zn [ NH 3 ] 4 + 2OH −3+Co[OH]3 + 6NH 3 → Co [ NH 3 ] 6 + 3OH −2+Cd[OH] 2 + 4NH 3 → Cd [ NH 3 ] 4 + 2OH −2+Hg[OH] 2 + 4NH 3 → Hg [ NII 3 ] 4 + 2OH2+Ni[OH] 2 + 6NH 3 → Ni [ NH 3 ] 6 + 2OH −Sự hình thành các ion phức trên là do trong phân tử NH 3, nitơ còn một cặp electron không liên kết nên nódễ tạo liên kết cho - nhân với obitan trống của ion kim loại.c] Tính khử0∆H = −1, 27.103 kJ4NH 3 + 3O 2 t→ 2N 2 + 6H 2O0t4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2OPt∆H = −907kJ0t2NH 3 + 3CuO → 3Cu + 3H 2O + N 20t2NH 3 + Fe 2O3 → 2Fe + 3H 2O′N20t2NH 3 + 3PbO → 3Pb + 3H 2O + N 2Dẫn khí NH3 vào bình chứa khí clo, NH3 tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có "khói" trắng.2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCI"Khói" trắng là những hạt NH4Cl sinh ra do khí NH3 vừa tạo thành hóa hợp với NH3.HCl[k] + NH 3 [k] → NH 4 Cl[r]Để loại bỏ khí clo trong phòng thí nghiệm, người ta dùng khí NH3.d] Phản ứng thế- Trong phân tử NH3 có thể thay thế 1, 2 hoặc cả 3 nguyên tử H bằng kim loại kiềm:1300° CNH 3 + Na → NaNH 2 + H 22natri amiđuaNH 3 + 2Na0t→ Na 2 NH + H 2natri imidua .3t0NH 3 + 3Na → Na 3 N + H 22natri nitrua- Ở nhiệt độ cao, rất nhiều kim loại tạo được muối nitrua với amoniac3t0Al + NH 3 → AlN + H 224. Điều chếTrang 4a] Trong phòng thí nghiệm- Đun nhẹ dung dịch NH đặc 25%- Cho dung dịch kiểm tác dụng với muối amoni:0tCa[OH] 2 + 2NH 4Cl → CaCl 2 + 2NH 3 ↑ +2H 2O- Thủy phân muối nitrua:AlN + 3H 2 O0t→ Al[OH]3 ↓ + NH 3 ↑Để làm khô khỉ NHỊ, người ta cho khí NH3 có lẫn hơi nước đi qua bình đựng vôi sống [CaO].b] Trong công nghiệpTổng hợp từ N2 và H2 theo phản ứng:0xt ,t→ 2NH 3 [k]N 2 [k] + 3H 2 [k] ¬pNhiệt độ: 450 - 500°C.Áp suất: 200 - 300 atm.Chất xúc tác: Fe được trộn thêm Al2O3, K2O, ...+IV. MUỐI AMONI, NH 41. Tính chất vật lí+Muối amoni là những tinh thể ion, gồm cation amoni [ NH 4 ] và anion gốc axit. Tất cả các muối amoniđểu dễ tan trong nước và khi tan điện li hoàn toàn thành các ion.2. Tính chất hóa họca] Tác dụng với dung dịch kiềm++Theo thuyết Bron-Stet thì ion NH 4 có vai trò như một axit [K NH 4 [ở 25°C]=10-9,24].NH −4 + OH − → NH 3 + H 2ONH 4 Cl + NaOH → NH 3 + NaCl + H 2O[ NH 4 ] 2 SO4 + Ba[OH]2 → BaSO4 ↓ +2NH 3 + 2H 2ONgoài muối amoni còn tác dụng với dung dịch axit và các muối khác.[ NH 4 ] 2 CO3 + 2HCl → 2NH 4Cl + CO 2 ↑ +H 2O[ NH 4 ] 2 S + CuSC4 → [ NH 4 ] 2 SO4 + CuS ↓b] Phản ứng nhiệt phânNếu muối amoni chứa gốc axit không có tính oxi hóa ⇒ amoniac và axit0tNH 4 Cl → NH3 ↑ + HCl ↑t→ 2NH 3 ↑ + H 2SO 4[ NH 4 ] 2 SO4 0t→ NH 4 HCO3 + NH 3 ↑[ NH 4 ] 2 CO3 00tNH 4 HCO3 → NH3 ↑ +CO 2 ↑ + H 2 ONếu muối amoni có chứa gốc axit có tính oxi hóa: Xảy ra phản ứng oxi hóa - khử.0tNH 4 NO3 → N 2 O + 2H 2 O0tNH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2Ot→ N 2 + Cr2O3 + 4H 2 O[ NH 4 ] 2 Cr2O7 0V. AXIT NITRIC1. Cấu tạo phân tử.Công thức electronCông thức cấu tạoCông thức phân tửTrang 5Nguyên tử N trong phân tử HNO3 ở trạng thái lai hóa sp2 và có số oxi hóa + 5 [số oxi hóa tối đa của N]2. Tính chất vật lí• Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ấm, D =1,53 g/ml, t 0 =86°C.• Axit HNO3 tinh khiết kém bển vị trạng thái lai hóa sp 2 và số oxi hóa +5 của N không đặc trưng. Ngay ởnhiệt độ thường khi có ánh sáng bị phân hủy một phân theo phương trình:4HNO3 → 4NO 2 + O 2 + 2H 2O• NO2 tan vào dung dịch axit làm cho dung dịch có màu vàng.• HNO3 tan vô hạn trong nước. Trong phòng thí nghiệm thường có loại axit đặc nồng độ 68%, D = 1,40gam/ml.a] Tính axitHNO3 là một trong những axit mạnh, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn.HNO3 → H + + NO3−Dung dịch HNO3 làm quỳ tím hóa đó, tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muốinitrat.Fe[OH]3 + 3HNO3 → Fe [ NO3 ] 3 + 3H 2 ONa 2 CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + CO 2 ↑ + H 2OCuO + 2HNO3 → Cu [ NO3 ] 2 + H 2 OFe 2 O3 + 6HNO3 → 2Fe [ NO3 ] 3 + 3H 2 Ob] Tính axi hóaHNO3 là chất oxi hóa mạnh, axit càng đặc, tính oxi hóa càng mạnh. Tùy thuộc vào nồng độ của axit vàbản chất của chất khử mà HNO 3 có thể bị khử đến một số sản phẩm khác nhau của nitơ [NO 2, NO, N2O,N2, NH4NO3]. Các thể hiện cực chuẩn E0 đổi với các nửa phản ứng sau đều có giá trị dương khá lớn.NO3− + 4H + + 3e → NO + 2H 2OE 0 = +0,96VNO3− + 2H + + e → NO 2 + H 2OE 0 = +0,8V• Tác dụng với kim loạiM + 2mHNO3 [đặc] → M [ NO3 ] m + mNO 2 ↑ + mH 2 O[trừ Au, Pt] N2 NO+ H 2OM + HNO3 [loãng] → M [ NO3 ] m + N2O NH 4 NO3[trừ Au, Pt]Ví dụ:Mg + 4HNO3 đặc → Mg [ NO3 ] 2 + 2NO2 ↑ +2H 2 O5Mg + 12HNO3 loãng → 5Mg [ NO3 ] 2 + N 2 ↑ +6H 2O4Mg + 10HNO3 [rất loãng] → 4Mg [ NO3 ] 2 + NH 4 NO3 + 3H 2Ot→ Fe [ NO3 ] 3 + 3NO 2 ↑ +3H 2 OFe + 6HNO3 đặc 0Trang 6Fe + 4HNO3 loãng → Fe [ NO3 ] 3 + NO ↑ +2H 2OChú ý:[1] m là hóa trị cao của M.[2] Một số kim loại như Al, Fe, Cr, .... bị thụ động hóa trong HNO3 đặc, nguội.[3] Hỗn hợp HNO3 đặc và HCl đặc theo tỉ lệ thể tích 1:3 gọi là nước cường toan, có tính oxi hóa rất mạnhcó thể hòa tan Au và Pt.Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 + NO ↑ +2H 2 O3Pt + 4HNO3 + 12HCl → 3PtCl 4 + 4NO ↑ +8H 2O• Tác dụng với phi kimKhi đun nóng, HNOh oxi hóa được nhiều phi kim như C, P, S, .... Khi đó, các phi kim bị oxi hóa đến mứccao nhất, còn HNO3 bị khử đến NO2 hoặc NO tùy theo nồng độ của axit,S + 6HNO3 [đặc] → H 2SO 4 + 6NO 2 ↑ +2H 2OC + 4HNO3 [đặc] → CO 2 ↑ +4NO 2 ↑ +2H 2 OP + 5HNO3[đặc] → H3 PO 4 + 5NO 2 ↑ + H 2 O3I2 + 10HNO3 [loãng] → 6HIO3 + 10NO ↑ +2H 2 O• Tác dụng với các hợp chất có tính khử3FeO + 10HNO3 [loãng] → 3Fe [ NO3 ] 3 + NO ↑ +5H 2 OFe[OH]2 + $HNO3 [đặc] → Fe [ NO3 ] 3 + NO 2 ↑ +3H 2 OFeSFeS2S −1 ,S−2 CuSCu S 2 CuFeSHNO3→ SO 42− 2FeS + 6HNO3 [loãng] → Fe [ NO3 ] 3 + H 2SO4 + 3NO ↑ +2H 2 O3. Điều chếa] Trong phòng thí nghiệmtNaNO3 [r] + H 2SO 4 [đặc] → HNO3 + NaHSO 40b] Trong công nghiệpHNO3 được sản xuất từ NH3. Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn:• Oxi hóa NH3 bằng oxi không khi thành NO ở nhiệt độ 850 / 900°C, có mặt xúc tác platin:0t4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2OPt• Oxi hóa NO thành NO2:2NO + O 2 → 2NO 2• Chuyển NO2 thành HNO3:Trang 74NO 2 + O 2 + 2H 2O → 4HNO33NO 2 + H 2 O → 2HNO3 + NOVI. MUỐI NITRAT1. Sự thủy phân+Muối nitrat của kim loại kiềm, kiềm thổ không bị thủy phân. Muối nitrat của các kim loại khác hoặc NH 4bị thủy phân tạo môi trường axit:Cu [ NO3 ] 2 + 2H 2O € [Cu[OH]]+ + H 3O + + 2NO 3−[Cu[OH]]+ + 2H 2O € Cu[OH] 2 ↓ + H 3O +[rất it]2. Phản ứng trao đổi với dung dịch bazơ, dung dịch axit, dung dịch muốiMg [ NO3 ] 2 + 2NaOH → Mg[OH] 2 ↓ +2NaNO3Na 2SO 4 + Pb [ NO3 ] 2 → PbSO 4 ↓ +2NaNO 3Ba [ NO3 ] 2 + H 2SO 4 → BaSO 4 ↓ +2HNO33. Phản ứng oxi hóa [trong môi trường axit hoặc kiềm]3Cu + 2NaNO3 + 8HCl → 3CuCl 2 + 2NO ↑ +4H 2O + 2NaCl4 Zn + NaNO3 + 7NaOH → 4Na 2 ZnO 2 + NH 3 ↑ +2H 2O[Al, Be]4. Phản ứng nhiệt phân• M: K → Ca:t2M [ NO3 ] n → 2M [ NO 2 ] n + nO 20Ví dụ:1t0KNO3 → KNO 2 + O 2201NaNO3 t→ NaNO 2 + O22Nung Ba[NO3]2 và Ca[NO3]2 thì ban đầu tạo ra muối nitrit và giải phóng O2.tBa [ NO3 ] 2 → Ca [ NO 2 ] 2+ O 20Ca [ NO3 ] 2 t→ Ca [ NO 2 ] 2 + O 20Chỉ khi nung thật mạnh hai muối trên mới tạo ra BaO, CaO và các oxit nitơ.• M: Mg → Cu:nt02M [ NO3 ] n → M 2 O n + 2nNO 2 + O 22Ví dụ:2Mg [ NO3 ] 2 t→ 2MgO + 4NO 2 + O 202Cu [ NO3 ] 2 t→ 2CuO + 4NO 2 + O 20• M: Sau Cu:nt0M [ NO3 ] n → M + nNO 2 + O 22Ví dụ:0t2AgNO3 → 2Ag + 2NO 2 + O 2Trang 8tHg [ NO3 ] 2 → Hg + 2NO 2 + O 20Chú ý:- Nhiệt phân muối Fe[NO3]2 sẽ tạo ra Fe2O3t4Fe [ NO3 ] 2 → 2Fe 2O3 + 8NO 2 + O 20- Nhiệt phân hỗn hợp muối nitrat và kim loại thì oxi sinh ra có thể tác dụng với kim loại tạo oxit.Thí dụ : Nhiệt phân hỗn hợp NaNO3 + Cu0t2NaNO3 → 2NaNO2 + O2O2 sinh ra phản ứng với Cu tạo CuO0t2Cu + O 2 → 2CuO5. Nhận biết ion nitrat−−Trong môi trường trung tính, ion NO3 không có tính oxi hoá. Khi có mặt H + thì NO3 có tính oxi hoá−−mạnh như HNO3. Vì vậy để nhận ra ion NO3 người ta đun nóng nhẹ dung dịch chứa NO3 với đồng kimloại và H2SO4 loãng.3Cu + 2NO3− + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2Omàu xanh không màu2NO + O 2 → 2NO 2nâu đỏPhản ứng tạo dung dịch màu xanh và khỉ màu nâu đỏ thoát ra.VII. PHOTPHO1. Tính chất vật líĐơn chất photpho có thể tồn tại ở một số dạng thù hình, trong đó quan trọng nhất là photpho đỏ vàphotpho trắng.a] Photpho trắng• Photpho trắng là chất rắn trong suốt, màu trắng hoặc vàng nhạt, trông giống như sáp, có cấu trúc mạngtinh thể phân tử: Ở các nút mạng là các phân tử hình tử diện P 4. Các phần tử P4 liên kết với nhau bằng lực0Vandervan tương đối yếu. Do đỏ photpho trắng tương đối mềm [có thể cắt dễ dàng bằng dao], tnc thấp[44,1°C], dễ bay hơi [có thể bay hơi ở nhiệt độ thường], tỉ khối d = 1,82.• Photpho trắng bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ trên 40 0C, phát quang màu lục nhạt trong bóng tốingay ở nhiệt độ thường. Khi đun nóng đến nhiệt độ 250°C không có không khí, photpho trắng chuyển dầnthành photpho đó là dạng bền hơn.• Photpho trắng không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như benzen, ete,cacbondisunfua, ..., rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da.Mô hình phần từ P4b] Photpho đỏ• Photpho đỏ là chất bột màu đỏ có cấu trúc polime nên khó nóng chảy và khó | bay hơi hơn photphotrăng.Trang 9Cấu trúc polime của photpho đỏ• Photpho đỏ không tan trong các dung môi thông thường, dễ hút ẩm và chảy rữa, bên trong không khí ởnhiệt độ thường và không phát quang trong bóng tối. Khi đun nóng không có không khí, photpho đóchuyển thành hơi, khi làm lạnh hơi của nó ngưng tụ lại thành photpho trắng. Khác với photpho trắng,photpho do không độc.2. Tính chất hóa học• Liên kết hóa trị P - P trong photpho yếu hơn liên kết N=N trong phân tử nitơ⇒ Photpho hoạt động mạnh hơn nitơ.• Phopho đỏ hoạt động hóa học kém hơn photpho trắng và liên kết P-P trong photpho trăng yêu hơn trongphotpho đỏ.• Khi tham gia phản ứng hoá học, số oxi hoá của photphọ có thể tăng từ 0 đến +3 hoặc +5, có thể giảm từ0 đến -3, nên photpho thể hiện tính khử và tính oxi hoá.a] Tính oxi hoáPhotpho chỉ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với một số kim loại hoạt động, tạo ra photphua kim loại.3Ca + 2P → Ca 3P2canxi photphuaCa 3P2 + 6H 2 O → 3Ca[OH] 2 + 2PH 3photphinVì photpho thực tế không phản ứng với hiđro nên phản ứng trên được dùng để điều chế photphin.b] Tính khửPhotpho thể hiện tính khử khi tác dụng với các phi kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh, ... cũngnhư với các chất oxi hoá mạnh khác.4P + 3O2 [thiếu] → 2P2O34P + 5O2 [dư] →2P2O52P + 3Cl2 [thiếu] →2PCl32P + 5Cl2 [dư] → 2PCl52P + 3S → P2S33P + 5HNO3 +2H 2 O → 3H 3PO 4 + 5NO0t6P + 5KCIO3 → 3P2O5 + 5KCl3. Trạng thái tự nhiên - Điều chếa] Trạng thái tự nhiênTrong tự nhiên không gặp photpho ở dạng tự do vì nó khá hoạt động về mặt hoá học. Phần lớn photphotrong vỏ Trái Đất ở dạng muoi photphoric. Hai khoáng vật chính của photpho là apatit 3Ca3[PO4]2.CaF2và photphorit Ca3[PO4]2.b] Điều chế photphoTrong công nghiệp, photpho được sản xuất bằng cách nung quặng photphorit, cát và than cốc ở 1200°Ctrong lò điện.Ca 3 [ PO 4 ] 2 + 3SiO 2 + 5C → 3CaSiO 3 + 2P + 5COHơi photpho bay ra được ngưng tụ khi làm lạnh, thu được photpho trắng ở dạng rắn.VIII. HỢP CHẤT CỦA PHOTPHOTrang 101. Hợp chất của photpho và hiđro [photphin và điphotphin]• Photphin [PH3] có cấu tạo phân từ tương tự như amoniac [NH3]• PH3 là niột chất khí rất độc, có mùi tỏi, rất kém bền so với NH3, cháy trong không khí theo phản ứng°C2PH3 + 4O 2 150→ P2 O5 + 3H 2 O• Diphotphin [P2H4] là một chất lỏng, dễ bay hơi, dễ bốc cháy ở nhiệt độ thường:2P2 H 4 + 7O 2 → 2P2O5 + 4H 2 O• P2H4 có nhiều ở những nơi xảy ra thối rữa các hợp chất hữu cơ giàu photpho trong điều kiện không cókhông khí [đầm lầy, nghĩa địa, ...]. Bản thân PH 3 không có khả năng tự bốc cháy Song do có lẫn P 2H4 nềnPH cũng bốc cháy theo thành những ngọn lửa lập lòe trên mặt đất gọi là "ma trơi".• PH3 có tính bazơ yếu hơn NH3, PH, chỉ tạo muối photphin khi phản ứng với axit rất mạnh:PH3 + HCl → PH 4 Cl`• Ứng dụng chủ yếu của photphin là sản xuất chất dầu để chế tạo ra thành phầncủa vải chịu lửa.2. Oxit của photpho• P2 O3 và P2 O5 đều là chất rắn, tan trong nước tạo thành axit tương ứng.P2 O3 + 3H 2 O → 2H 3PO 3axit photphoroP2 O5 + 3H 2 O → 2H 3PO 4axit photphoric•P2O5 là chất hút nước rất mạnh nên dùng để hút ẩm, làm khô các chất khí.• P2O3 được tạo thành khi đốt photpho trong điều kiện thiếu oxi vì vậy P 2O3 cháy trong không khí ở điềukiện thường [phát quang].P2O3 + O2 → P2O5• P2O5 tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành muối trung hòa và muối axit tùy theo tỉ lệ mol.P2 O5 + 2NaOH + H 2 O → 2NaH 2 PO 4P2 O5 + 4NaOH → 2Na 2 HPO 4 + H 2 OP2 O3 + 6NaOH → 2Na 3PO 4 + 3H 2O• P2O3 tác dụng với HBr, HCI, PCl; tạo thành photphoryl2P2 O5 + 3HBr → POBr3 + 3HPO32P2 O5 + 3HCl → POCl3 + 3HPO3P2 O5 + 3PCl5 → 5POCl33. Halogen của photpho.PCl3 [lỏng] và PCl5 [rắn] gặp nước bị thủy phân hoàn toàn.PCl3 + 3H 2O → H 3PO3 + 3HClPCl5 + 4H 2 O → H 3PO 4 + 5HCl4. Axit photphoro, H3PO3• Công thức cấu tạo :• Ở trạng thái tự do, H3PO3 là những tinh thể không màu, cháy rửa trong không khí và dễ tan trong nước.Dung dịch H3PO3 có tính axit yếu.H 3PO3 € H 2 PO3− + H + K a1 = 1, 0.10−2Trang 11H 2 PO3 € HPO32− + H +K a 2 = 3.10−7•H3PO3 có tính khử mạnh:H 3PO3 + Cl2 + H 2 O → H 3PO 4 + 2HCl2H 3PO3 + O 2 → 2H 3PO 4• Tự oxi hóa - khử:4H 3PO3 → 3H 3PO 4 + PH 3• Muối photphorit thường không màu và khó tan trong nước [trừ các muối K, Na, Ca là dễ tan]5. Axit photphoric, H3PO4• Cấu tạo phân tử:• H3PO4 là chất lỏng siro không màu, không mùi, dễ tan trong nước và ancol.• H3PO4 là axit trung bình, phân li trong nước theo 3 nấc:H 3PO 4 € H 2 PO 4− + H + K a1 = 7, 6.10−3H 2 PO 4 € HPO 42− + H +HPO 24 € PO34− + H +K a 2 = 6, 2.10−8K a 3 = 4, 4.10 −13• Dung dịch H3PO4 có những tính chất chung của axit, như làm đổi màu quỷ tím thành đỏ, tác dụng vớioxit bazơ, bazơ, muỗi, kim loại, ...Khi tác dụng với oxit bazơ hoặc bazơ, tùy theo lượng chất tác dụng mà axit photphoric tạo ra muối trunghòa, muối axit hoặc hỗn hợp muối.H 3PO 4 + NaOH → NaH 2 PO 4 + H 2OH 3PO 4 + 2NaOH → Na 2 HPO 4 + 2H 2OH 3PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2O• H3PO4: Rất bền, không có khả năng thể hiện tính oxi hóa [khác với HNO 3]. Khi đun nóng đến khoảng200-250°C. axit photphoric mất nước, biến thành axit diphotphoric [H4P2O7]:0t2H 2 PO 4 → H 4 P2O 7 + H 2OTiếp tục đun nóng đến khoảng 400 – 500 0C, axit diphotphoric lại mất bớt nước biển thành axitmetaphotphoric:0tH 4 P2 O 7 → 2HPO3 + H 2OCác axit HPO3, H4P2O7 lại có thể kết hợp với nước để tạo ra axit HPO4.• Điều chế H3PO4:- Trong phòng thí nghiệm:0tP + 5HNO3 [đặc] → H3 PO 4 + 5NO 2 ↑ + H 2 O- Trong công nghiệp:• Cho H2SO4 đặc tác dụng với quặng photphorit hoặc quặng apatit:Ca 3 [ PO4 ] 2 + 3H 2SO4 → 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 ↓• Để điều chế H3PO4 có độ tinh khiết và nồng độ cao hơn, người ta đốt photpho để thu được P 2O5, rồi choP2O5 tác dụng với nước.0t4P + 5O 2 → 2P2O5P2 O5 + 3H 2 O → 2H 3PO 46. Muối photphatTrang 12a] Phân loạiAxit photphoric tạo ra ba loại muối :- Muổi photphat trung họả : Na3PO4, Ca3[PO4]2, [NH4]3PO4, ...- Muối đihiđrophotphat : NaH2PO4, Ca[H2PO4]3, NH4H2PO4, ...- Muối hiđrophotphat : Na2HPO4, CaHPO4, [NH4]2HPO4, ...b] Tính chất của muối photphat• Tính tan: Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước. Trong số các muối hiđrophotphat vàphotphat trung hoà chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, còn muối của các kim loại khác đều không tanhoặc ít tan trong nước.• Phản ứng thuỷ phân: Các muối photphat tan bị thuỷ phân trong dung dịch.Ví dụ:Na 3PO 4 + H 2O € Na 2 HPO 4 + NaOHPO34− + H 2O € HPO 24− + OH −Do đó, dung dịch NaPO, có môi trường kiềm, làm quỳ tím hoá xanh.c] Nhận biết ion photphatDùng dung dịch AgNO3 là thuốc thử.PO34− + 3Λg + → Ag 3PO 4 ↓ [màu vàng]IX. PHÂN BÓN HOÁ HỌCPhân là nguồn dinh dưỡng bổ sung cho đất để tăng độ phì nhiêu của đất và năng suất cây trồng. Một sốphân bón hóa học thường dùng là:−+• Phân đạm [cung cấp cho cây trồng nguyên tố N dưới dạng NO3 , NH 4 ] tạo nên các protein thực vật.3−• Phân lân [cung cấp cho cây trồng nguyên tố P dưới dạng PO 4 ] tạo cho cây có bộ rễ tốt, dễ hút thức ăn.• Phân kali [cung cấp cho cây trồng nguyên tố K dưới dạng K+] thúc đẩy cây sinh hoa, kết trái, làm hạt.1. Phân đạm.• Độ dinh dưỡng được đánh giá bằng hàm lượng %N trong phân.Một số loại thường gặp:• Urê [ NH 2 ] 2 CO điều chế bằng phản ứng:CO 2 + 2NH 3t ,p→ [ NH 2 ] 2 CO + H 2O0Urê khi gặp nước, bị chuyển hóa:[ NH 2 ] 2 CO + 2H 2O → [ NH 4 ] 2 CO3• Phân amoni: NH4Cl, [NH4]2SO4 [đạm 1 lá], NH4NO3 [đạm 2 lá].• Phân nitrat: NaNO3, KNO3, Ca[NO3]2, ..2. Phân lân.• Độ dinh dưỡng được đánh giá bằng hàm lượng %P 2O5, tương ứng với lượng photpho có trong thànhphần của nó.• Supe photphat đơn là hỗn hợp Ca[H2PO4]2 và thạch cao CaSO4.2H2O được điều chế theo phản ứng:Ca 3 [ PO 4 ] 2 + 2H 2SO 4 → Ca [ H 2 PO 4 ] 2 + 2CaSO 4• Supe photphat kép là Ca[H2PO4]2 được điều chế qua 2 giai đoạn:- Đầu tiên điều chế HPO4Ca 3 [ PO 4 ] 2 + 3H 2SO 4 → 3CaSO 4 ↓ +2H 3PO 4- Lọc kết tủa CaSO4, rồi cho HPO4 phản ứng với Ca3[PO4]2Ca 3 [ PO 4 ] 2 + 4H 3PO 4 → 3Ca [ H 2 PO 4 ] 23. Phân kaliTrang 13• Độ dinh dưỡng được đánh giá bằng hàm lượng %K2O tương ứng với lượng kali có trong thành phần củanó.• Kali có vai trò quan trọng đối với quá trình trao đổi chất trong cây. Phân kali giúp cho cây hấp thụ đượcnhiều đạm hơn, thúc đẩy quá trình ra hoa, kết trái và làm hạt. Tăng cường sức chống bệnh, chống rét vàchịu hạn của cây.• Hai phân kali chính là KCl và K2SO4- KCl được sản xuất từ những khoáng vật như sinvinit [NaCl.KCl] và cacnalit [KCI.MgCl 2.6H2O]- Tro củi cũng được dùng để bón ruộng [K2CO3]4. Phân hỗn hợp và phân phức hợp• Phân hỗn hợp và phân phức hợp là loại phân bón chứa đồng thời hai hoặc ba nguyên tố dinh dưỡng cơbản.• Phân hỗn hợp chứa cả 3 nguyên tố N, P, K gọi chung là phân NPK. Ví dụ: Nitrophotka là hỗn hợp của[NH4]2HPO4 và KNO3.• Phân phức hợp là hỗn hợp các chất được tạo ra đồng thời băng tương tác hóa học của các chất. Ví dụ:Amophot là hỗn hợp các muối NH4H2PO4 và [NH4]2HPO4 thu được khi cho amoniac tác dụng với axitphotphoric.B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬPDẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌCCỦA CÁC PHẢN ỨNG THEO SƠ ĐÓ CHUYÊN HÓAPhương pháp: Nắm vững tính chất hóa học và phương pháp điều chế nitơ, photpho và các hợp chất củachúng.Ví dụ 1: Viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa:a] NH 4 NO 2 → N 2 → NO → NO 2 → NaNO 2 → NaNO3 → NOb] N 2 → AlN → NH 3 → NH 4 HCO3 → NH 3 → NO → HNO3 → Cu [ NO3 ] 2 →NO 2 → NaNO3 → HNO3 → N 2 → NH 3 → NH 4Clc] NH 3 → [ NH 2 ] 2 CO → [ NH 4 ] 2 CO3 → NH 4 HCO3 → NH 3 → Cu [ NH 3 ] 4 [OH] 2 → NH 4Cld]e]SiO2 + C+ Cl2+ H2OCl2 + H 2 ONaOH+ NaOH+ NaOHCa 3 [ PO4 ] 2 →X → Y → Z +→ T → I →K →L12000 C+AgNO3HNO3l→ M →ZGiảit0a] NH 4 NO 2 → N 2 + 2H 2 O°3000 C→ 2NON 2 + O2 ¬2NO + O 2 → 2NO 22NO 2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO 2 + H 2ONaNO 2 + H 2O 2 → NaNO3 + H 2 O2NaNO3 + 3Cu + 8HCl → 3CuCl 2 + 2NaCl + 2NO ↑ +4H 2O0tb] N 2 + 2Al → 2AlNTrang 14AlN + 3H 2 O → Al[OH]3 ↓ + NH 3NH 3 + CO 2 + H 2 O → NH 4 HCO30tNH 4 HCO3 → NH3 + CO 2 + H 2O0Pt ,t2NH 3 + 5 / 2O 2 → 2NO + 3H 2O4NO + O 2 + 2H 2O → 4HNO3CuO + 2HNO3 → Cu [ NO3 ] 2 + H 2 O1t0Cu [ NO3 ] 2 → CuO + 2NO 2 + O 222NO 2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO 2 + H 2OtNaNO3 [r] + H 2SO 4 [đặc] → NaHSO 4 + HNO305Mg + 12HNO3 [loãng] → 5Mg [ NO3 ] 2 + N 2 + 6H 2 O0xt ,t→ 2NH3N 2 + 3H 2 ¬pNH 3 + HCl → NH 4Clxt ,t 0→ [ NH 2 ] CO + H 2Oc] 2NH 3 + CO 2 ¬2p[ NH 2 ] 2 CO + 2H 2O → [ NH 4 ] 2 CO3t→ NH3 + NH 4 HCO3[ NH 4 ] 2 CO3 00tNH 4 HCO3 → NH3 + CO 2 + H 2O4NH 3 + Cu[OH] 2 → Cu [ NH 3 ] 4 [OH] 2Cu [ NH 3 ] 4 [OH] 2 + 6HCl → CuCl 2 + 4NH 4Cl + 2H 2O0t→ 2NOd] [1] N 2 + O 2 ¬[X][A1][2] 2NO + O 2 → 2NO 2[A2][3] 4NO 2 + O 2 + 2H 2O → 4HNO3[A3][4] 2HNO3 + Ba[OH] 2 → Ba [ NO3 ] 2 + 2H 2 O[Y]0xt ,t→ 2NH3[5] N 2 + 3H 2 ¬p[B1][6] NH 3 + HNO3 → NH 4 NO3[B2][7] 2NH 4 NO3 + Ba[OH] 2 → Ba [ NO3 ] 2 + 2NH 3 + 2H 2O1200 C→ 3CaSiO3 + 5CO + 2Pe] Ca 3 [ PO4 ] 2 + 3SiO 2 + 5C 0[X]0t2 P + 3Cl2 → 2 PCl3[Y]Trang 15PCl3 + 3H 2O → H 3PO3 + 3HCl[Z]H 3PO3 + Cl 2 + H 2 O → H 3PO 4 + 2HCl[T]H 3PO 4 + NaOH → NaH 2 PO 4 + H 2O[K]Na 2 HPO 4 + NaOH → Na 3 PO 4 + H 2O[L]Na 3PO 4 + 3AgNO3 → Ag 3PO 4 ↓ +3NaNO3[M]Ag3PO4 + 3HNO4 [loãng] →H3PO4 + 3AgNO3Ví dụ 2: Chọn chất phù hợp, viết phương trình [ghi rõ điều kiện phản ứng] thực hiện biến đổi sau:GiảiCác phương trình phản ứng:0xt ,t→ 2NH3[1] N 2 + 3H 2 ¬p°Pt,850 −900 C[2] 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2O[3] 2NO + O 2 → 2NO 2[4] 4NO 2 + O 2 + 2H 2O → 4HNO3[5] 5Mg + 12HNO3 → 5Mg [ NO3 ] 2 + N 2 + 6H 2 Ot0→ 2NO[6] N 2 + O 2 ¬[7] 2NO 2 + 2KOH → KNO 2 + KNO3 + H 2O[8] 5KNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2SO 4 → 5KNO3 + K 2SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2OVí dụ 3: Có 5 hợp chất A, B, C, D, E làm thí nghiệm ta thu được kết quả sau:- Khi đốt A, B, C, D, E đều cho ngọn lửa màu vàng.- A tác dụng với nước thu được O2; B tác dụng với nước thu được NH3.- Khi cho C tác dụng với D cho ta chất X; C tác dụng với E thu được chất Y. X, Y là những chất khí, tỉkhối của X so với O2 và Y so với NH3 đều bằng 2.Hãy xác định công thức hóa học của A, B, C, D, E, X, Y và viết các phương trình phản ứng xảy ra.GiảiTheo đầu bài các hợp chất đều là hợp chất của natri và MX=2.32 = 64;MY = 17.2 = 34. Vậy:ABCDEXYNaHS hoặcNa 2 O 2Na 3 NNaHSO 4NaHSO3 hoặcSO2H 2SNa 2SNa SO23Các phương trình phản ứng:2Na 2 O2 + 2H 2 O → 4NaOH + O 2 ↑[A]Trang 16Na 3 N + 3H 2 O → 3NaOH + NH 3[B]NaHSO 4 + NaHSO3 → Na 2SO 4 + SO 2 ↑ + H 2O[C][D][X][Hoặc 2NaHSO 4 + Na 2SO3 → 2Na 2SO 4 + SO 2 ↑ + H 2 O ][C][D]NaHSO 4 + NaHS → Na 2SO 4 + H 2S ↑[X][C][E][Y][Hoặc: 2NaHSO 4 + Na 2S → 2Na 2SO 4 + H 2S ↑ ][C][E][Y]Ví dụ 4: Cho dãy các chất: N 2 , NH 3 , NO, HNO3 , NH 4 NO3 , NO 2 , NaNO 2 . Thiết lập sơ đồ biểu diễn mốiliên hệ giữa các chất trên. Viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa đó.GiảiSơ đồ biểu diễn mối liên hệ:Các phương trình hóa học theo sơ đồ chuyển hóa trên:0t[1] NaNO 2 + NH 4Cl → N 2 + NaCl + 2H 2 O0t[2] N 2 + O 2 → 2NO[3] 4NO + O 2 + 2H 2O → 4HNO3[4] 3Cu + 8HNO3 [loãng] → 3Cu [ NO3 ] 2 + 2NO ↑ +4H 2 O[5] NaNO 2 + H 2 O2 → NaNO3 + H 2 Oxt ,t 0→ 2NH3[6] N 2 + 3H 2 ¬p0t[7] 2NH 3 + 3CuO → N 2 + 3Cu + 3H 2 O0,t[8] 2NH 3 + 5O 2 Pt→ 2NO + 3H 2O[9] NH 3 + HNO3 → NH 4 NO3[10] NH 4 NO3 + KOH → NH 3 + KNO3 + H 2O[11] NH 4 NO3 + NaOH → NH3 + NaNO3 + H 2 O[12] 2NaNO3 + 3Cu + 8HCl → 3CuCl 2 + 2NaCl + 2NO ↑ +4H 2 O[13] 10HNO3 [råt loãng] + +4Zn → 4Zn [ NO3 ] 2 + NH 4 NO3 + 3H 2O[14] HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O[15] NaNO3 + H2SO4 [đặc, nóng] → HNO3 + NaHSO 4[16] 2NO + O 2 → 2NO 2Trang 17[17] 2NO 2 + 2NaOH → NaNO 2 + NaNO3 + H 2O[18] 3NO 2 + H 2 O → 2HNO3 + NO0t[19] 3Ag + 4HNO3 [đặc] → 3AgNO3 + NOT + 2H 2 O[20] 8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H 2O → 8NaAlO 2 + 3NH 3DẠNG 2: GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG VÀ VIẾT PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC MINH HỌAPhương pháp: Nắm vững tính chất vật lí và hoá học của các đơn chất và hợp chất nhóm nitơVí dụ 1: Nêu hiện tượng, giải thích và viết phương trình hoá học minh hoạ trong các trường hợp sau:a] Nhỏ tử tử tới dư dung dịch NH3 vào dung dịch NiSO4.b] Nhỏ từ từ tới dư dung dịch NH3 vào dung dịch FeCl3.c] Cho Cu vào dung dịch NaNO3, sau đó cho tiếp dung dịch HCl vào.d] Cho Al vào dung dịch NaNO3, sau đó nhỏ tiếp dung dịch NaOH vào và đun nóng.e] Cho Fe[NO3]2.9H2O vào dung dịch NaHSO4.g] Cho Cacbon vào dung dịch HNO3 đặc, nóng.Giảia] Dung dịch có kết tủa màu trắng xuất hiện sau đó kết tủa tan trong dung dịch NH3 du.Ni 2+ + 2NH 3 + 2H 2 O → Ni[OH] 2 ↓ +2NH 4+Ni[OH] 2 + 6NH 3 → Ni [ NH 3 ] 6 [OH] 2b] Dung dịch có kết tủa màu nâu đó xuất hiện không tan trong dung dịch NH3 dư.Fe3+ + 3NH 3 + 3H 2O → Fe[OH]3 ↓ +3NH 4+c] Khi cho Cu vào dung dịch NaNO3 thì không có hiện tượng gì. Nếu nhỏ tiếp dung dịch HCl vào thì Cutan, có khi không màu hoá nâu trong không khí thoát ra và dung dịch tạo thành có màu xanh.3Cu + 2NO3− + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2 O2NO + O 2 → 2NO 2[màu nâu]d] Khi cho Al vào dung dịch NaNO3 thì không có hiện tượng gì. Khi thêm tiếp dung dịch NaOH vào thìAl tan và có khi thoát ra mùi khai.8Al + 3NO3− + 5OH − + 18H 2O → 8 [ Al[OH] 4 ] + 3NH 3 ↑−[mùi khai]−3Nếu NO hết, Al và OH còn thì có khí không màu, không mùi thoát ra.-2Al + 2OH − + 6H 2 O → 2Al[OH] 4− + 3H 2 ↑e] Có khi không màu hoa nâu thoát ra hóa nâu trong không khí.3Fe 2 + NO3− + 4HSO −4 → 3Fe 4+ + NOT + 2H 2O + 4SO 24−2NO + O 2 → 2NO 2[màu nâu]g] Cacbon tan và có khí hậu nấu thoát ra0tC + 4HNO3 → CO 2 ↑ +4NO 2 ↑ +2H 2OVí dụ 2: Cho FeS2 vào dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được dung dịch A và khí B. Hấp thụ hết B vàodung dịch NaOH thu được dung dịch C. Cho BaCl 2 vào dung dịch A, sinh ra kết tủa D. Nhỏ nước oxi giàvào dung dịch C. Viết các phương trình hoá học xảy ra.Giải+−3+2−FeS2 + 14H + 15NO3 → Fe + 2SO 4 + 15NO 2 ↑ +7H 2O3+2−+−Dung dịch A chứa: Fe ,SO 4 , H , NO3 dư [nếu có]. Khí B là NO2Trang 18• B + NO2:2NO 2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO 2 + H 2ODung dịch C chứa NaNO2 và NaNO3.• A + BaCl2 :Ba 2+ + SO 24− → BaSO 4 ↓[D]• C + H2O2:NaNO 2 + H 2O 2 → NaNO3 + H 2 ODẠNG 3: NHẬN BIẾT CÁC CHẤTPhương pháp: Bảng thuốc thử cho một số khí và ion nhóm nitơ.Chất cần Thuốc thửHiện tượngPhương trình hóa họcnhận biếtQuỳ tím ẩm.Hóa xanhHCl[đặc]Tạo khói trắngNH 3 + HCl → NH 4ClΝΗ3Mùi khaiNOKhông khíNO2N2NH +4Màu âuQuỳ tím ẩm.Hóa đỏLàm lạnhMàu nâu nhạtdầnQue đóm đang TắtcháyNaOH đặcKhí NH 3 ↑ mùi−3H2SO4 đặc,vụn Cu, t0NO −2H2SO4 loãng,t0, có khôngkhídung dịchAgNO3NOPO34−Hóa nâu [NO2]2NO + O 2 → 2NO 23NO 2 + H 2 O → 2HNO3 + NO2NO 2 → N 2 O 4 [không màu]NH +4 + OH − → NH 3 ↑ + H 2 Okhai↑ màu nâu +dd màu xanh3Cu + 8H + + 2NO3− → 3Cu 2+ + 2NO ↑ +4H 2 O↑ màu nâu3NO 2 + H 2SO 4 [l] → NO3− + 2NO ↑ +SO 24− + H 2O↓ vàng tan trong3Ag + + PO34− → Ag 3PO 4 ↓HNO3 loãngVí dụ 1: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt:a] Các khí riêng biệt : NH3, O2, N2, Cl2, H2.b] Các dung dịch riêng biệt: KNO3, NH4NO3, Fe[NO3]2, AgNO3, HNO3.c] Các dung dịch riêng biệt: Na3PO4, HNO3, NaNO3, NH4NO3Giảia] Dùng quỳ tím ẩm làm thuốc thử nhận ra khí NH 3 vì làm quỳ tím ẩm hoá xanh Cho các khí còn lại tácdụng lần lượt với dung dịch KI + hồ tinh bột nếu tạo ra dung dịch xanh tím nhận ra Cl2.Cl2 + 2KI → 2KCl + I 2I2 + hồ tinh bột → dung dịch xanh tímDùng que đóm tàn đó nhận ra khí O2 vì làm que đóm bùng cháy.C + O2 → CO2Hai khí N2 và H2 còn lại cho tác dụng lần lượt với CuO nung nóng, nhận ra H 2 vi có hiện tượng CuO đenhoá đó.0CuO + H 2 t→ Cu + H 2 OTrang 19[đen][đỏ]Khí còn lại là N2.b] Dùng dung dịch NaOH làm thuốc thử. Nhận ra:- Dung dịch NH4NO3: Có khí thoát ra mùi khai0tNH 4 NO 2 + NaOH → NaNO3 + NH 3 ↑ + H 2O[mùi khai]- Dung dịch Fe[NO3]2: Có kết tủa trắng xanh, hoa đỏ trong không khíFe [ NO3 ] 2 + 2NaOH → Fe[OH] 2 ↓ +2NaNO3[trắng xanh].4Fe[OH] 2 + O 2 + 2H 2O → 4Fe[OH]3[nâu đỏ]- Dung dịch AgNO3: Có kết tủa màu hung sẫm xuất hiện2AgNO3 + 2NaOH → Ag 2O ↓ +2NaNO3 + H 2O[hung sẫm]Hai dung dịch KNO3, HNO3 không hiện tượng gì. Dùng quỳ tím làm thuốc thử đối với hai dung dịch trênnhận ra HNO3 vì làm quỳ hoá đỏ. Còn lại là dung dịch KNO3 không hiện tượng gì.c] Dùng dung dịch AgNO3 nhận ra dung dịch Na3PO4 vì có kết tủa màu vàng xuất hiện.3AgNO3 + Na 3 PO 4 → Ag 3PO 4 ↓ +3NaNO3[màu vàng]Các dung dịch còn lại cho tác dụng lần lượt với dung dịch NaOH đun nóng. Nhận ra dung dịch NH4NO3vì có khí mùi khai thoát ra.0tNH 4 NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3 ↑ + H 2 O[mùi khai ]Dùng quỳ tím làm thuốc thử đối với hai dung dịch NaNO 3 và HNO3. Nhận ra dung dịch HNO3 vị làm quỳtím hoả đỏ.Ví dụ 2: Trong phòng thí nghiệm có 5 lọ hóa chất bị mất nhãn đựng 5 dung dịch: Na 2SO4; H2SO4; NaOH ;BaCl2 ; MgCl2. Chỉ được dùng phenolphtalein hãy nhận biết 5 lọ đựng 5 dung dịch trên ?GiảiTrích 5 mẫu thử cho vào 5 ống nghiệm, nhỏ phenolphtalein vào, lọ nào làm phenolphtalein chuyển sangmàu hồng thì lọ đó dựng NaOHTrích 4 mẫu thử từ 4 đung dịch còn lại, dùng dung dịch NaOH màu hồng ở trên để nhận biết H2SO4. Lọnào làm mất màu hồng của phenolphtalein đó là H2SO4.2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2OTrích mẫu thử của 3 lọ còn lại: Dùng dd NaOH đã nhận biết được nhỏ vào 3 mẫu thử: lọ nào xuất hiện kếttủa trắng đó là lọ dựng MgCl2:2NaOH + MgCl 2 → Mg[OH] 2 ↓ +2NaClTrích mẫu thử 2 lọ còn lại nhỏ ,SO, nhận biết được ở trên vào, lọ nào xuất hiện kết tủa trắng đó là lọ dựngBaCl2:H 2SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ +2HClCòn lo cuối cùng đựng dung dịch Na2SO4.Ví dụ 3: Có 3 gói phân hoá học bị mất nhãn: Kali clorua, amoni nitrat, supephotphat kép. Trong điều kiệnở nông thôn có thể phân biệt được ba gói phân đó không. Viết các phương trình hoá học xảy ra.GiảiDùng dung dịch nước vôi trong để phân biệt 3 gói bột đựng 3 mẫu phân trên:Trang 20• KCl không phản ứng.• NH4NO3 tạo ra khí mùi khai khi đun nóng nhẹ.2NH 4 NO3 + Ca[OH] 2 → Ca [ NO3 ] 2 + 2NH 3 ↑ +2H 2O• Supephotphạt kép tạo kết tủa.Ca [ H 2 PO 4 ] 2 + 2Ca[OH] 2 → Ca 3 [ PO 4 ] 2 + 4H 2OVí dụ 4: Có các lọ chứa hoá chất mất nhãn, mỗi lọ đựng một trong các dung dịch sau: K2Cr2O7, Al[NO3]3,NaCl, NaNO3, Mg[NO3]2, NaOH. Không dùng thêm thuốc thử nào khác bên ngoài, kể cả đun nóng thì cóthể nhận biết được tối đa mấy dung dịch?GiảiNhận ra dung dịch K2Cr2O7 vì có màu da cam. Cho dung dịch K2Cr2O7 vào các dung dịch còn lại nhận radung dịch NaOH vì tạo dung dịch có màu vàng.Cr2O72 + 2OH − → 2CrO 42− + H 2 O[màu da cam][màu vàng]Dùng dung dịch NaOH làm thuốc thử đối với các dung dịch còn lại. Nhận ra:- Dung dịch Al[NO3]3: Có kết tủa trắng keo, tan trong NaOH dư.Al3+ + 3OH − → Al[OH]3[trắng keo]Al[OH]3 + OH − → [ Al[OH] 4 ]−- Dung dịch Mg[NO3]2: Có kết tủa trắng không tan trong NaOH dư.Mg 2+ + 2OH − → Mg[OH] 2[màu trắng]Ví dụ 5: Có các lọ mất nhân, mỗi lọ đựng riêng biệt một trong các dung dịch sau: Al[NO 3]3, Na2S,NaNO3, Cu[NO3]2, NH4NO3. Chỉ dùng thêm quỳ tím làm thuộc thử và được phép đun nóng. Hãy nhậnbiết mỗi dung dịch trên, viết các phương trình ion rút gọn [nếu có] để giải thích.GiảiDùng quỳ tím làm thuốc thì nhận ra:• Dung dịch NaNO3: Không làm đổi màu quỳ tím• Dung dịch Na2S: Làm quỳ tím hoá xanhNa 2S → 2Na + + S2 −S2− + H 2 O € HS− + OH −• Dung dịch Al[NO3]3, NH4NO3, Cu[NO3]3: Làm quỳ tím hoả hồngAl [ NO3 ] 3 + nH 2O → Al [ H 2O ] n + 3NO3−3+Al [ H 2 O ] n + nH 2O € Al[OH] [3n −n ] + + nH 3O +3+Cu [ NO3 ] 2 + mH 2 O → Cu [ H 2 O ] m + 2NO3−2+− m]Cu [ H 2 O ] m + mH 2O € Cu[OH] [2+ mH 3O +m2++NH 4 NO3 → NH +4 + NO3−NH +4 + H 2 O € NH 3 + H 3O +Dùng dung dịch Na2S làm thuốc thử đối với ba dụng dịch trên. Nhận ra:• Dung dịch Al[NO3]3: Có kết tủa trang keo xuất hiệnAl3+ + 3S2− + 3H 2 O → Al[OH]3 ↓ +3HS−Trang 21• Dung dịch NH4NO3: Có sủi bọt khí thoát ra mùi khai0NH +4 + S2 − t→ NH 3 ↑ + HS−• Dung dịch Cu[NO3]2: Có kết tủa màu đen xuất hiệnCu 2+ + S2− → CuS ↓DẠNG 4: TÍNH ĐỘ DINH DƯỠNG CỦA PHÂN BÓN HÓA HỌCPhương pháp: Nắm vững cách tính độ dinh dưỡng của các loại phân bón.• Độ dinh dưỡng của phân đạm được đánh giá bằng hàm lượng %N trong phân.• Độ dinh dưỡng của phân lận được đánh giá bằng hàm lượng %P 2O5 tương ứng với lượng photpho cótrong thành phần của nó.• Độ dinh dưỡng của phân kali được đánh giá băng hàm lượng %K 2O tương ứng với lượng kali có trongthành phần của nó.Ví dụ 1: Một loại phân kali có thành phần chính là KCl [còn lại là các tạp chất không chứa kali] được sảnxuất từ quặng xinvinit có độ dinh dưỡng 55%. Tính phần trăm khối lượng của KCl trong loại phân kaliđó.GiảiĐộ dinh dưỡng phân kali tính bằng phần trăm khối lượng K 2O. Xét 100 gam phân kali thì có 55 gam155n K 2O == 0,585mol29474,5.1,17.100%⇒ n KCl = 1,17mol ⇒ %m KCl == 87,18%100Ví dụ 2: Một loại phân supephotphat kép có chứa 69,62% muối canxi dihidrophotphat, còn lại gồm cácchất không chứa photpho. Tính độ dinh dưỡng của loại phân lần này.Giải⇒Coi khối lượng của phân lân là 100 gamKhối lượng Ca[H2PO4]2 là 69,62 gam ứng vớiK 2 O ⇒ n K 2O =69, 62mol117169, 62⇒ n P2O5 = n P =mol2234Độ dinh dưỡng của loại phân này là69, 62×142.100%234= 42, 25%100DẠNG 5: BÀI TOÁN VẺ NH3 và NH4+Phương pháp:• Điều chế NH3nP =0xt ,t , p→ 2NH 3N 2 + 3H 2 ¬Là phản ứng thuận nghịch với hằng số cân bằng:[ NH3 ]KC =3[ N2 ] [ H 2 ]2hoặc K P =2PNH3PN 2 ×PH32Hằng số cân bằng của phản ứng khonng thay đổi nếu nhiệt độ không thay đổi. khi ta thay đổi nồng độ[thêm hoặc bớt một chất] thì cân bằng chuyển dịch theo chiều chống lại sự thay đổi đó. Khi đạt đến trạngthái cân bằng mới, các nồng độ mới của N 2, H2, NH3, phải thỏa mãn hệ thức KC, KP. Ngược lại NH3 bịnhiệt phân ra N2 và H2.Trang 22t0→ N 2 + 3H 22NH 3 ¬[ N2 ] [ H2 ]với K C =2[ NH3 ]3=1KC• Hiệu suất của phản ứng được tính theo lượng chất thiếu [chất hết trước khi tỉnh theo hệ số phương trìnhphản ứng với giả sử H = 100%]. Thí dụ nếu dùng N2, H2 theo tỉ lệ mol 1:2 [thay vì 1:3 theo phương trìnhhóa học], ta thiếu H2, hiệu suất được tính theo H2.nH pu .100%H= 2nH 2bdNếu dùng N2 và h=2, theo tỉ lệ mol 1: 4, thiếu N2, hiệu suất phản ứng tính theo N2.nN pu .100%H= 2nN2bdNếu tỉ lệ mol [hoặc thể tích ban đầu của H2 và N2 là 3 : 1 thì M truoc H = 2 1 −÷.100%MsauNếu tỉ lệ mol [hoặc thể tích] ban đầu của H2 và N2 là 1:1 thì M truoc H = 3 1 −÷.100%Msau+• Nên nhớ NH3 là một bazơ nên chỉ phản ứng với axit cho muối NH 4 , tuyệt nhiên không phản ứng vớidung dịch bazơ.FeCl3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Fe[OH]3 ↓ +3NH 4ClAlCl3 + 3NH 3 + 3H 2 O → Al[OH]3 ↓ +3NH 4ClĐể tách hết lượng Al3+ ra khỏi dung dịch người ta dùng dung dịch NH 3 dư vì Al[OH]3 không tan trongmột bazơ yếu như NH3.• NH3 có tính khử, khi bị oxi hóa bởi O2 hoặc một hợp chất khác sẽ tạo ra N2 và H2O:032NH 3 + O 2 t→ N 2 + 3H 2O20t2NH 3 + 3CuO → 3Cu + N 2 + 3H 2O8NH 3 + 3Cl 2 → N 2 + 6NH 4 ClKhi có xúc tác [Pt] ta thu được NO:5Pt ,t 02NH 3 + O 2 → 2NO + 3H 2 O2• Dung dịch NH3 có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối it tan của một số kim loại như Ag, Cu, Zn,... tạothành các dung dịch phức chất.2+Zn[OH] 2 + 4NH 3 → Zn [ NH 3 ] 4 + 2OH −2+Cu[OH] 2 + 4NH 3 → Cu [ NH 3 ] 4 + 2OH −2+Ni[OH] 2 + 6NH 3 → Ni [ NH 3 ] 6 + 2OH −+AgCl + 2NH 3 → Ag [ NH 3 ] 2 + Cl −Ví dụ 1: Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N 2 [k] + 3H 2 [k] € 2NH 3 [k]Ở 450°C hằng số cân bằng của phản ứng này là K = 1,5.10 -5. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 nếuban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích và áp suất hệ bằng 500 atm.GiảiTrang 23Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N2 và hiệu suất phản ứng.N 2 [k] + 3H 2 [k] €2NH 3 [k]n0nxhxx[1-h]⇒ Σn = x [4 − 2h]3x3hx3x[1-h]02hx2hx2Kp =2PNH3PN2 ×PH3 2 2xh x[4 − 2h] P ÷=3 x[1 − h] 3x[1 − h] x[4 − 2h] P ÷ x[4 − 2h] P ÷⇒ 14,1h 2 − 28, 2h + 10,1 = 0 , h ≤ 1⇒ h = 0,467, vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7%.Ví dụ 2: Cho hỗn hợp khí N2 và H2 vào bình kín dung tích không đổi [không chứa không khí], có chứasẵn chất xúc tác. Sau khi nung nóng bình một thời gian rồi đưa về nhiệt độ ban đầu, thấy áp suất trongbình giảm 33,33% so với áp suất ban đầu. Tỉ khối của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng so với H 2 là 8.Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3.GiảiVì hiệu suất phản ứng không phụ thuộc vào số mol ban đầu của hỗn hợp khí N 2 và H2 nên để đơn giản tacoi nhh khí ban đầu = 1 mol. Đặt a, b lần lượt là số mol N2 và H2 ban đầu. Ta có:nt = a + b = 1 [1]Phản ứng tổng hợp NH3 :xt→ 2NH 3N 2 + 3H 2 ¬t0Bđab0[][a - x][b - 3x]2x⇒ n S = [a − x] + [b − 3x] + 2x = [a + b] − 2x = 1 − 2xỞ V,T=const:PS nS[1 − 0,3333] 1 − 2 x12=⇒=⇒ x = ⇒ nS = molPt nt116323232×16 =gam hay 28a + 2b =[2]33312Giải hệ [1], [2] ta được: a = mol ; b = mol33nHVì nN2 > 2 tính hiệu suất phản ứng theo số mol H2.313×6 ×100% = 75%23Ví dụ 3: Cho 2 mol N2 và 8 mol H2 vào bình kín có dung tích 2 lít, sau khi phản ứng:N 2 [k] + 3H 2 [k] €2NH 3 [k]Đạt trạng thái cân bằng, dưa nhiệt độ về nhiệt độ ban đầu, thì áp suất trong | bình bằng 0,9 lần áp suất đầu.Tính KC của phản ứng tổng hợp NH3.Giải⇒ m1 = m 5 =Trang 24Tổng số mol ban đầu trong bình kín: Σ nban đầu = 2 + 8 = 10 molTrong cùng điều kiện t0 và V:Pbdn110= bd ⇔=⇒ n sau = 9molPsau nsau0,9 n sauN 2 [k] + 3H 2 [k] €2NH 3 [k]Ban đầu:28Phản ứng:x3x2xCân bằng: 2 - x8 - 3x⇒ n sau = 2 − x + 8 − 3x + 2x = 10 − 2x = 9 ⇒ x = 0,5mol⇒ [ N2 ] =2 − 0,58 − 3.0,52.0,5= 0, 75M; [ H 2 ] == 3, 25M; [ NH 3 ] == 0,5M222[ NH3 ] = [0,5]2⇒ KC == 9.71.10−333[ H 2 ] [ N 2 ] [0.75] ×[3, 25]2Ví dụ 4: Hỗn hợp khí X gồm N 2 và H2 có tỉ khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trongbình kín [có bột Fe làm xúc tác], thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 2. Hiệu suất của phảnứng tổng hợp NH3 làA. 50%.B. 36%.C. 40%.D. 25%GiảiCoi nX = 1 mol ⇒ mX = mY = 7, 2 gamĐặt n N 2 bd = xmol → n H 2 bd = [1 − x]mol → 28x + 2[1 − x] = 7, 2 → x = 0, 2molN 2 [k] + 3H 2 [k] €2NH 3 [k]bd:0,20,8pu:0,22 →0,6h→ 0,4hcòn: 0,2[1-h]0,8 - 0,6h.7, 2⇒ n Y = 1 − 0, 4h =⇒ h − 0, 25[25%] ⇒ Đáp án D8Ví dụ 5: Cho 0,448 lít khí NH3 [đktc] đi qua ống sử dụng 16 gam CuO nung nóng, thu được chất rắn X[giả sử phản ứng xảy ra hoàn toàn]. Phần trăm khối lượng của Cu trong X làA. 12,37%.B. 87,63%C. 14,12%.D. 85,88%.Giải0t2NH 3 + 3CuO → 3Cu + N 2 + 3H 2O0,02 → 0,03 → 0,0364.0, 03.100%m Cu == 12,37%16 − 16.0, 03⇒ Đáp án A.Ví dụ 6: Hòa tan hoàn toàn 1,23 gam hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO 3 đặc, nóng thu được1,344 lít khí NO2 [sản phẩm khử duy nhất, ở đktc] và dung dịch Y. Sục tử từ khí NH 3 [dư] vào dung dịchY, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Phần trăm về khối lượng của Cu trong hỗnhợp X và giá trị của m lần lượt làA. 78,05% và 0,78.B. 21,95% và 2,25.C. 78,05% và 2,25.D. 21,95% và 0,78.Giải3+Al → Al + 3eN +5 + 1e → N +4a →3a0,06 0,06Trang 25