Tiêu đề Chuyên đề 46 - Nitrogen Phosphorus - Hà Mỹ - Nam Định.docx ✅

Chuyên đề 46. NITROGEN – PHOSPHORUS Dạng 1. PTHH, NHẬN BIẾT LIÊN QUAN ĐẾN CÁC HỢP CHẤT N, P Câu 1. Hoàn thành các PTHH sau: a) Zn + HNO 3 loãng  ….. + NO + ….. b) Mg + HNO 3 loãng  ….. + N 2 + ….. c) Fe 3 O 4 + HNO 3 loãng  ….. + NO + ….. d) FeS 2 + HNO 3 (đ,t o )  ….. + H 2 SO 4 + NO 2 + ….. e) Fe 2 O 3 + HNO 3 loãng  ….. + ….. Hướng dẫn: a) 3Zn + 8HNO 3 loãng  3Zn(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O b) 5Mg + 12HNO 3 loãng  5Mg(NO 3 ) 2 + N 2 + 6H 2 O c) 3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 loãng  9Fe(NO 3 ) 3 + NO + 14H 2 O d) FeS 2 + 18HNO 3 (đ,t o )  Fe(NO 3 ) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 + 7H 2 O e) Fe 2 O 3 + HNO 3 loãng  2Fe(NO 3 ) 3 + 3H 2 O Câu 2. Viết PTHH thực hiện dãy chuyển hoá sau: a) HNO 3  AgNO 3  NO 2  NO  NO 2  NaNO 3  NaNO 2  N 2 b) NH 3  NO  NO 2  HNO 3  Cu(NO 3 ) 2  CuO c) Cu(NO 3 ) 2  NO 2  HNO 3  NH 4 NO 3  NaNO 3 Hướng dẫn: a) Ag + 2HNO 3  AgNO 3 + NO 2 + H 2 O 2AgNO 3 ot 2Ag + 2NO 2 + O 2 3NO 2 + H 2 O  2HNO 3 + NO 2NO + O 2  2NO 2 4NO 2 + O 2 + 4NaOH  4NaNO 3 + 2H 2 O 2NaNO 3 ot 2NaNO 2 + O 2 NaNO 2 + NH 4 Cl  NaCl + N 2 + 2H 2 O b) 4NH 3 + 5O 2 oPt,t 4NO + 6H 2 O 2NO + O 2  2NO 2 3NO 2 + H 2 O  2HNO 3 + NO 2HNO 3 + CuO ot Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O 2Cu(NO 3 ) 2 ot 2CuO + 4NO 2 + O 2 c) 2Cu(NO 3 ) 2 ot 2CuO + 4NO 2 + O 2 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O  4HNO 3 HNO 3 + NH 3  NH 4 NO 3 NH 4 NO 3 + NaOH  NaNO 3 + NH 3 + H 2 O
Câu 3. a) Chỉ dùng 1 muối, nêu phương pháp nhận biết 4 dung dịch: Ba(OH) 2 , NaOH, HNO 3 , NaNO 3 b) Chỉ dùng nhiệt phân và nước, nêu cách phân biệt các mẫu hoá chất thể rắn: Fe(NO 3 ) 2 , KOH, NH 4 Cl, Hg(NO 3 ) 2 , Al(NO 3 ) 2 Hướng dẫn: a) Chọn dung dịch (NH 4 ) 2 CO 3 làm thuốc thử - Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng và khí mùi khai là Ba(OH) 2 . - Mẫu thử xuất hiện khí mùi khai là NaOH - Mẫu thử xuất hiện khí không mùi là HNO 3 . - Mẫu thử không xuất hiện hiện tượng gì là NaNO 3 PTHH: (NH 4 ) 2 CO 3 + Ba(OH) 2  BaCO 3 + NH 3 + H 2 O (NH 4 ) 2 CO 3 + NaOH  Na 2 CO 3 + NH 3 + H 2 O (NH 4 ) 2 CO 3 + HNO 3  NH 4 NO 3 + H 2 O + CO 2 (NH 4 ) 2 CO 3 + NaNO 3  không phản ứng b) Nung các mẫu thử - Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ và còn lại chất rắn màu nâu đỏ là Fe(NO 3 ) 3 . - Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ và còn lại chất rắn màu bạc là Hg(NO 3 ) 2 . - Mẫu thử bị thăng hoa (không còn chất rắn) là NH 4 Cl. - Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ, còn lại chất rắn màu trắng đục là Al(NO 3 ) 3 - Không bị nhiệt phân là KOH. Câu 4. Cho 3 miếng Al kim loại vào ba ống nghiệm chứa dung dịch HNO 3 nồng độ khác nhau, hiện tượng quan sát được: - Ống 1: có khí không màu bay ra, hoá nâu trong không khí. - Ống 2: Có khí không màu, không cháy, hơi nhẹ hơn không khí. - Ống 3: Không có khí thoát ra, nhưng dung dịch tạo thành cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, có khí mùi khai thoát ra. Hãy viết các PTHH xảy ra trong mỗi trường hợp. Hướng dẫn: - Ống 1: Khí thoát ra là NO Al + 4HNO 3  Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 2NO + O 2  2NO 2(nâu) - Ống 2: Khí thoát ra là N 2 10Al + 36HNO 3  10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 + 18H 2 O - Ống 3: Sản phẩm sinh ra có NH 4 NO 3 8Al + 30HNO 3  8Al(NO 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O NH 4 NO 3 + NaOH  NaNO 3 + NH 3 + H 2 O Al(NO 3 ) 3 + 4NaOH  NaAlO 2 + 3NaNO 3 + 2H 2 O
Dạng 2. BÀI TẬP HIỆU SUẤT TỔNG HỢP NH 3 KIẾN THỨC CẦN NHỚ a) Trong phòng thí nghiệm:  đun nóng muối ammonium với dung dịch kiềm.                             2NH 4 Cl  +   Ca(OH) 2    CaCl 2   +  2NH 3  ↑ +  2H 2 O   Để làm khô khí, người ta cho khí ammonia vừa tạo thành có lẫn hơi nước đi qua bình đựng vôi sống (CaO). Khi muốn điều chế nhanh một lượng nhỏ khí ammonia, người ta thường đun nóng dung dịch ammonia đậm đặc. b) Trong công nghiệp: Tổng hợp tử nitrogen và hydrogen                       N 2 (k)  + 3H 2 (k)  o t, p, xt   2NH 3 (k)      ΔH < 0 Đây là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt. Các điều kiện áp dụng trong công nghiệp sản xuất ammonia là : - Nhiệt độ: 450 - 500 0 C. Ở nhiệt độ thấp hơn, cân bằng hóa học trên chuyển dịch sang phải làm tăng hiệu suất phản ứng, nhưng lại làm giảm tốc độ phản ứng. - Áp suất cao, từ 200 – 300 atm. - Chất xúc tác là sắt kim loại được trộn thêm Al 2 O 3 , K 2 O,… Trong khí ammonia tạo thành còn lẫn nitrogen và hydrogen, hỗn hợp được làm lạnh, chỉ có ammonia hóa lỏng và tách ra. Còn nitrogen và hydrogen chưa tham gia phản ứng lại được bổ sung vào hỗn hợp nguyên liệu ban đầu. PHƯƠNG PHÁP GIẢI Cách 1: Tính theo phương trình hóa học Viết phương trình hóa học và tính toán theo phương trình. N 2(k)   + 3H 2(k) o t, p, xt   2NH 3(k) Tính theo yêu cầu của đề bài. Cách 2: Sử dụng các công thức sau: Gọi  2NV (phản ứng)  (hoặc 2Nn p.ư ) = x  2HV (phản ứng)  (hoặc 2Hn p.ư ) = 3x N 2 + 3H 2 o t, p, xt   2NH 3 Ban đầu: a b 0 Phản ứng: x 3x 2x Sau phản ứng: a-x b-3x 2x Tổng thể tích (số mol) các chất sau phản ứng là: a – x + b – 3x + 2x = a + b – 2x  Nếu đề bài cho thể tích (số mol) trước phản ứng và thể tích (số mol) hỗn hợp sau phản ứng: Thay số và giải tìm được x.  Nếu đề bài cho Khối lượng mol hỗn hợp trước phản ứng và Khối lượng mol hỗn hợp sau phản ứng: Sử dụng Bảo toàn khối lượng m hỗn hợp trước = m hỗn hợp sau  n trước M trước = n sau M sau  tr­ícsau sautr­íc nM = nM
Từ đó ta tính được x và hiệu suất phản ứng: H = p.­ b® n n  100%  (tính theo chất bị thiếu) Chú ý: - Nếu đề bài chỉ cho tỉ lệ mol của N 2  và H 2  thì ta có thể chọn số mol của N 2  và H 2  đúng như tỉ lệ đã cho để tính toán. + Nếu  2 2 H N n n > 3  H 2  dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo N 2 + Nếu  2 2 H N n n < 3  N 2  dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo H 2 + Nếu  2 2 H N n n = 3  hiệu suất tính theo N 2  hoặc H 2  đều được. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1.  Cho 30 lít khí nitrogen tác dụng với 30 lít hydrogen trong điều kiện thích hợp. Biết hiệu suất phản ứng đạt 30%. Tính thể tích NH 3  sinh ra. Câu 1. Hướng dẫn: N 2 + 3H 2 o t, p, xt   2NH 3 Ta có: 22NHnn 13 Hiệu suất phản ứng tính theo H 2 . Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol. 2HV p.ư = 30%  30 = 9 (lít) Theo PTHH: 3NHV = 2H 2 V 3 = 6 lít Câu 2. Cho 4 lít N 2 và 14 lít H 2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí (các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Biết: N 2 + H 2  NH 3 a) Tính thể tích khí ammonia thu được. b) Xác định hiệu suất của phản ứng. Câu 2. Hướng dẫn: a) Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol. Đặt thể tích N 2 phản ứng là x lít (x > 0) N 2 + 3H 2 o t, p, xt   2NH 3 Ban đầu: 4 14 0 lít Phản ứng: x 3x 2x lít Sau phản ứng: 4-x 14-3x 2x lít Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 4 – x + 14 – 3x + 2x = 18 – 2x (lít) Theo đề: Sau phản ứng, thu được 16,4 lít hỗn hợp khí