Tiêu đề Bài 6. Một số hợp chất của nitrogen với oxygen - GV.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 1 I. CÁC OXIDE CỦA NITROGEN 1. Công thức, tên gọi: - Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là NO x , một loại hợp chất điển hình gây ô nhiễm không khí. Hợp chất NO x  có trong không khí là NO 2 , NO, N 2 O 4 , N 2 O. Công thức NO NO 2 N 2 O N 2 O 4 Tên gọi Nitrogen monoxide Nitrogen dioxide Dinitrogen oxide Dinitrogen tetroxide Tính chất Không màu hóa nâu trong không khí Khí màu nâu đỏ Khí không màu (khí cười) Khí không màu 2. Nguồn gốc phát sinh NO x  trong không khí: - Bên cạnh nguồn gốc tự nhiên như núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm theo sấm sét, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ, thì sự phát sinh NO x chủ yếu là do hoạt động của con người. Các nguồn gây thải NO x nhân tạo từ hoạt động vận tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy nhiệt điện và trong đời sống. - NO x là một trong các nguyên nhân gây mưa acid, sương mù quang hóa, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozone và hiện tượng phú nhưỡng, làm ô nhiễm môi trường. 3. Mưa acid: - Nước mưa thông thường có pH khoảng 5,6 chủ yếu do có carbon dioxide hoà tan tạo môi trường acid yếu. Khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 thì gọi là hiện tượng mưa acid. - Tác nhân chính gây mưa acid là SO 2  và NO x , phát thải chủ yếu do các hoạt động công nghiệp, nhiệt điện, giao thông, khai thác và chế biến dầu mỏ...  - SO 2 và NO x bị oxi hóa với xúc tác là các ion kim loại trong khói, bụi, … rồi hòa tan vào nước tạo thành H 2 SO 4 , HNO 3 . 2SO 2 + O 2 + 2H 2 O xt 2H 2 SO 4 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O xt 4HNO 3 - Các giọt acid li ti tạo thành theo mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất. - Tác hại: + Tác động xấu đến môi trường, con người và sinh vật. + Ăn mòn, phá hủy các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 2 Ví dụ 1. Nitrogen monoxide là tên gọi của oxide nào sau đây? A. NO. B. NO 2 . C. N 2 O. D. N 2 O 4 . Ví dụ 2. Giải thích nguyên nhân phát thải NO x  từ hoạt động giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu. Đề xuất các biện pháp nhằm cắt giảm các nguồn phát thải đó. Đáp án: - Nguyên nhân: + Nhiệt độ rất cao (trên 3000  o C) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hoá: N 2  + O 2  ⇌ 2NO + Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí. + Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, gốc hydroxyl, …) - Một số biện pháp: + Giảm sử dụng phương tiện cá nhân như xe máy, ô tô; tăng cường sử dụng các phương tiện công cộng như xe bus. + Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo như thuỷ điện, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió. + Xử lí khí thải các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu … trước khi thải ra môi trường. Ví dụ 3. Dựa vào hình ảnh dưới đây mô tả quá trình hình thành mưa acid: Đáp án: + Hoạt động của núi lửa, cháy rừng, sấm sét hoặc do con người tiêu thụ các nhiên liệu như than đá, dầu mỏ … làm phát sinh ra nhiều khí SO 2 , NO x  (các khí oxide của nitrogen). + Dưới xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi SO 2 , NO x  bị oxi hoá, sau đó hoà tan trong nước mưa rơi xuống mặt đất, ao hồ … tạo thành hiện tượng mưa acid. 2SO 2 + O 2 + 2H 2 O xt 2H 2 SO 4 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O xt 4HNO 3 Ví dụ 4. a) Mưa acid là gì? Cho biết về sự ảnh hưởng của mưa acid đối với môi trường. b) Đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ gây mưa acid. Đáp án: a) Khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 thì gọi là hiện tượng mưa acid. + Tác động xấu đến môi trường, con người và sinh vật. + Ăn mòn, phá hủy các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại. b) - Xử lí khí thải các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu … trước khi thải ra môi trường. - Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo như thuỷ điện, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió … thay cho năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch. - Kiểm soát chất lượng các phương tiện giao thông có động cơ, cấm sử dụng các phương tiện không đảm bảo chất lượng khí thải động cơ, phương tiện hết niên hạn sử dụng. Ví dụ 5. Viết phương trình hoá học minh hoạ tác động của mưa acid đối với calcium carbonate trong núi
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 3 đá vôi và với kim loại sắt có trong thép. Đáp án: - Tác động của mưa acid đối với calcium carbonate trong núi đá vôi: 2H +  + CaCO 3  → Ca 2+  + CO 2  + H 2 O. - Tác động của mưa acid đối với kim loại sắt có trong thép: 2H +  + Fe → Fe 2+  + H 2 . II. NITRIC ACID: 1. Cấu tạo: - Nitric acid có công thức Lewis và công thức cấu tạo như hình bên. - Đặc điểm cấu tạo của nitric acid (HNO 3 ): + Nguyên tử N có số oxi hóa + 5 là số oxi hóa cao nhất. + Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen. + Liên kết N → O là liên kết cho – nhận. 2. Tinh chất vật lí: - Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, có khối lượng riêng D = 153 g/mL. Nitric acid nóng cháy ở - 42°C và sôi ở 83°C. Nitric acid bốc khói mạnh trong không khi ẩm và tan vô hạn trong nước. - Nitric acid không bền khi có ánh sáng, phân huỷ một phần thành NO 2 do đó acid HNO 3 cất giữ lâu ngày có màu vàng. 3. Tinh chất hóa học: a) Tính acid: - Nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính chất của một acid Bransted-Lowry. - Làm đỏ quỳ tím, tác dụng với basic oxide, base, muối của acid yếu hơn. CuO + 2HNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O NH 3 + HNO 3  NH 4 NO 3 CaCO 3 + 2HNO 3  Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 ↑+ H 2 O - Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng đề sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), calcium nitrate (Ca(NO 3 ) 2 ). b) Tính oxi hoá: - Phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh.  - 3HNO có số oxi hóa +5 có thể bị khử thành: 01243 22243N,NO,NO,NO,NHNO  (tùy theo nồng độ). ♦ Tác dụng với kim loại (trừ Au, Pt) Ví dụ:  0524 33222Cu4HNO(®Æc)Cu(NO)2NO2HO  0531 233328Al30HNO(lo·ng)8Al(NO)3NO15HO Chú ý: Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO 3 đặc nguội do tạo ra màng oxide bền bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của acid. ♦ Tác dụng với phi kim (C, S, P…) Ví dụ: 0564 32422S6HNOHSO6NO2HO   ♦ Tác dụng với hợp chất Ví dụ: 0534 33223FeO4HNOFeNONO2HO 2502 2323HS2HNO(lo·ng)3S2NO4HO  
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 4 - Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông… bốc cháy khi tiếp xúc với HNO 3 đặc. - Do có tính oxi hoá mạnh, nitric acid thường được sử dụng để phá mẫu quặng trong việc nghiên cứu, xác định hàm lượng các kim loại trong quặng. - Hỗn hợp HNO 3 đặc, HCl đặc có tỉ lệ thể tích 1 : 3 (cũng tương đương tỉ lệ mol 1 : 3) được gọi là dung dịch nước cường toan có khả năng hòa tan platium và gold. Au + HNO 3 + 3HCl ot  AuCl 3 + NO + 2H 2 O  Phản ứng hòa tan vàng, platium được sử dụng phổ biến ở nhiều phòng thí nghiệm, nghiên cứu. Ví dụ 1. Quan sát hình dưới đây, cho biết các liên kết hoá học giữa các nguyên tử trong phân tử HNO 3  thuộc loại liên kết gì. Xác định số oxi hoá của nitrogen trong HNO 3 . Dự đoán vai trò của HNO 3  trong các phản ứng oxi hoá – khử. Đáp án: - Liên kết hoá học giữa các nguyên tử trong phân tử HNO 3  thuộc loại liên kết cộng hoá trị. - Trong HNO 3 , nitrogen có số oxi hoá là +5, đây là số oxi hoá cao nhất của nitrogen. - Dự đoán: Trong phản ứng oxi hoá – khử nitrogen đóng vai trò là chất oxi hoá. Ví dụ 2. Tại sao phải bảo quản nitric acid trong các lọ tối màu? Đáp án: Nitric acid tinh khiết kém bền, bị phân huỷ một phần giải phóng khí nitrogen dioxide (NO2 ) ngay ở điều kiện thường khi có ánh sáng. Do đó, cần bảo quản nitric acid trong các lọ tối màu. Ví dụ 3. Từ đặc điểm cấu tạo, dự đoán tính tan và tính chất hoá học của nitric acid. Đáp án: - Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen ⇒ nitric acid tan trong nước (là dung môi phân cực). - Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen ⇒ nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính acid. Ngoài ra, phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh. Ví dụ 4. Viết phương trình hoá học cho các phản ứng của nitric acid với các chất NaOH, NH 3 và CaCO 3 . Cho biết nitric acid thể hiện tính chất gì trong các phản ứng trên. Đáp án: NaOH + HNO 3  NaNO 3 + H 2 O NH 3 + HNO 3  NH 4 NO 3 CaCO 3 + 2HNO 3  Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2 O  Tính acid. Ví dụ 5. Nitric acid thường được sử dụng để phá mẫu quặng trong việc nghiên cứu, xác định hàm lượng các kim loại trong quặng là do nitric acid có A. tính acid mạnh. B. tính khử mạnh. C. tính oxi hóa mạnh. D. tính base mạnh. Ví dụ 6. Hoàn thành phương trình hóa học của các phản ứng sau: (a) Ag + HNO 3 loãng → …………..… + NO + ……… (b) Al + HNO 3 → …………….... + ….N 2 O + ………….. (c) Mg + HNO 3 → ………….. + NH 4 NO 3 + ……….... (d) S + HNO 3 đặc, nóng ot ………….. + ………….. + H 2 O (e) Fe 3 O 4 + HNO 3 → ………….. + NO + …………..