Hoá học 11 Bài 8: Amoniac và muối amoni

a. Cấu tạo phân tử

- Nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử H bằng 3 liên kết cộng hóa trị có cực.

- Nguyên tử N còn có 1 cặp e hoá trị.

- Nguyên tử N có số oxi hóa thấp nhất -3

- Phân tử có cấu tạo không đối xứng nên phân tử NH₃ phân cực.

b. Tính chất vật lý

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

- Tan nhiều trong nước, tạo thành dd có tính kiềm  

Video 1: Sự hòa tan của Amoniac trong nước

- Khí NH₃ tan nhiều trong nước làm giảm P trong bình và nước bị hút vào bình. Phenolphtalein chuyển thành màu hồng ⇒ NH₃ có tính bazơ.

- Dung dịch NH₃ đậm đặc trong phòng thí nghiệm có nồng độ 25% (N = 0,91g/cm3).

c. Tính chất hóa học

Tính bazơ yếu

Tác dụng với nước

- Khi hoà tan khí NH₃ vào nước, 1 phần các phân tử NH₃ phản ứng tạo thành dd bazơ ⇒ dd NH₃ là bazơ yếu:

NH₃ + H₂O ⇔ NH₄⁺ + OH^-

- Làm quỳ tím chuyển sang màu xanh

Tác dụng với dung dịch bazơ

- Dung dịch NH₃ có khả năng làm kết tủa nhiều hidroxít kim loại

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃  +  3NH₄Cl

Al³⁺ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃  + 3NH₄⁺

Tác dụng với axít

2NH₃ +  H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

NH₃ (k)         +  HCl (k)      → NH₄Cl

(không màu)  (ko màu)        (khói trắng)

Video 2: Amoniac tác dụng với axit clohidric

Tính khử

Trong phân tử NH₃, N có số oxi hóa là -3. Nitơ có các số oxi hóa là -3,0,+1,+2,+3,+4,+5. Như vậy trong các phản ứng hóa học khi có sự thay đổi số oxi hóa, số oxi hóa của N trong NH₃ chỉ có thể tăng lên

→ thể hiện tính khử.

Tác dụng với oxi

Video 3: Thí nghiệm giữa NH₃ và Oxi

NH₃ được tạo ra từ phản ứng của NH₄Cl và CaO

Khí O₂ được tạo ra từ phản ứng của KClO₃ và MnO₂

- Hiện tượng: Que đóm đang cháy bỗng vụt tắt

- Giải thích: Khí N₂ không duy trì sự cháy 4 NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6 H2O 

Tác dụng với Clo

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

Nếu NH₃ dư : NH₃ + HCl →  NH₄Cl (khói trắng)

* Kết luận: Amoniac có các tính chất hoá học cơ bản: tính bazơ yếu và tính khử     

d. Ứng dụng

- Sản xuất HNO₃

- Sản xuất phân đạm và dd NH₃ có thể sử dụng trực tiếp làm phân bón

- Điều chế N₂H₄ làm nhiên liệu cho tên lửa

- NH₃ lỏng dùng làm chất làm lạnh cho thiết bị lạnh

- Sử dụng trong công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản nông phẩm...)

- Sử dụng trong công nghiệp môi trường (loại bỏ một số khí gây ô nhiễm như SO₂...)

e. Điều chế

Trong phòng thí nghiệm

- Đun nóng muối amoni với Ca(OH)₂ hay dd kiềm:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ +2H₂O

- Để làm khô khí, ta cho khí NH₃ có lẫn hơi nước qua bình vôi sống CaO.

- Điều chế nhanh 1 lượng nhỏ khí NH₃, ta đun nóng dung dịch NH3 đậm đặc.

Trong công nghiệp

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃  (đk: 450 - 500^oC), Fe, 200-300 atm)     

- Nhiệt độ: 450 – 500⁰C

- Áp suất: 200- 300 atm

- Chất xúc tác: Fe/Al₂O₃, K₂O

Muối amoni là chất tinh thể ion gồm cation amoni NH₄⁺ và anion gốc axít.

Ví dụ: NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄ , (NH₄)₂CO₃

a. Tính chất vật lý

- Tinh thể

- Đều tan trong nước

- Ion NH₄⁺ không màu

b. Tính chất hoá học

Tác dụng với bazơ kiềm

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH  → Na₂SO₄ + 2NH₃ + 2H₂O.

Phương trình ion thu gọn: NH₄⁺ + OH^- → NH₃  + H₂O

→ Điều chế NH₃ trong Phòng thí nghiệm và nhận biết muối amoni.

Phản ứng nhiệt phân

- Muối amoni tạo bởi axít không có tính oxi hoá: (HCl,H₂CO₃) → NH₃

NH₄Cl (r) → NH₃ (k) + HCl (k).

(NH₄)₂CO₃ (r) →  NH₃ (k) + NH₄HCO₃(r).

NH₄HCO₃ (r) →  NH₃(k) + CO₂(k) + H₂O 

(NH₄)₂CO₃; NH₄HCO₃ ở nhiệt độ thường cũng tự phân huỷ; ở nhiệt độ cao phản ứng xảy ra nhanh hơn; Dùng NH₄HCO₃ trong bột nở.

- Muối amoni tạo bởi axít có tính oxi hoá:

(HNO₂, HNO₃) → N₂ , N₂O

NH₄NO₂ →  N₂ + 2H₂O

NH₄NO₃ →  N₂O + 2H₂O

Bài 1: Để điều chế 68g NH₃ cần lấy bao nhiêu lít N₂ và H₂ ở đktc. Biết hiệu suất phản ứng là 20%.

Hướng dẫn giải

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

Vì hiệu suất phản ứng (1) là 20% nên thực tế cần :

Thể tích N₂ (đktc) là : 2.22,4/20% = 22,4 lít

Thể tích H₂ (đktc) là : 6.22,4/20% = 672 lít

Bài 2: Trong bình phản ứng có chứa hỗn hợp khí A gồm 10 mol N₂ và 40 mol H₂ ở nhiệt đô 00C và 10 atm. Sau khi Phản ứng tổng hợp NH₃, lại đưa bình về 00C. Biết rằng có 60% hidro tham gia phản ứng

a) Tính số mol các khí trong bình sau phản ứng.

b) Tính áp suất trong bình sau phản ứng

Hướng dẫn giải

Phản ứng tổng hợp NH₃ xảy ra theo tỉ lệ :

n_N2 : n_H2 = 1 : 3

Bài cho : n_N2 : n_H2 = 10 : 40 = 1 : 4. Vậy H₂ dư nhiều hơn.

Phải dựa vào số mol N₂ phản ứng để tính số mol NH₃ :

a) Phương trình phản ứng :

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

Số mol ban đầu: 10   40   0    mol

Số mol phản ứng: 8   24   16   mol

Số mol sau pư: 2   16   16   mol

Vậy số mol các khi trong bình sau phản ứng là : 4 mol N₂ ; 16 mol H₂ ; 12 mol NH₃.

2 + 16 + 16 = 34 mol

b) Tổng số mol khí trong bình ban đầu : 10 + 40 = 50 mol

Vì PV + nRT mà ở đây VB, TB không đổi, nên ta có

P_s/P_đ = n_s/n_đ → p_s = 34.10/50 = 6,8 atm

Bài 1: Cho lượng khí NH₃ đi từ từ qua ống sứ chứa 3,2g CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn ; thu được rắn A và 1 hỗn hợp khí B. Chất rắn A phản ứng vừa đủ với 20 ml HCl 1M.

a. Viết ptpư.

b. Tính thể tích khí N₂ (đkc) tạo thành sau phản ứng.

Hướng dẫn giải

a. 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂↑ + 3H₂O

Chất rắn A: Cu và CuO dư

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

b. n_CuO = n_HCl/2 = 0,02/2 = 0,01 mol

số mol CuO tham gia phản ứng khử là: 3,2/80 – 0,01 = 0,03 mol

→ V_N2 = 0,01. 22,4 = 2,24 lít

Bài 2: Thổi từ từ NH₃ đến dư vào 400 gam dung dịch CuCl₂ 6,75%

a. Khi lượng kết tủa thu được cực đại thì thể tích NH₃ (đktc) đã dùng là bao nhiêu?

b. Khi kết tủa tan hết thì thể tích NH₃ (đktc) đã dùng là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

n_CuCl2 = 400.6,75/100.135 = 0,2 mol

Phương trình phản ứng: CuCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂↓ + 2NH₄Cl (1)

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ (2)

a. Khi lượng kết tủa cực đại thì chỉ xảy ra phản ứng (1)

→ n_NH3 = 0,2.2 = 0,4 mol → V_NH3 = 0,4. 22,4 = 8,96 lít

b. Khi kết tủa tan hết xảy ra cả phản ứng (1) và phản ứng (2)

n_NH3 = 0,2.2 + 0,2.4 = 1,2 mol → V_NH3 = 1,2. 22,4 = 26,88 lít

Bài 1: Cho 23,9g hh X gồm NH₄Cl và (NH₄)₂SO₄ tác dụng hết với xút, đun nóng thu được 8,96 lít khí (đkc)

a. Tính % khối lượng mỗi chất trong dd X.

b. Cho 4,78g hh X tác dụng với BaCl2 có dư. Tính khối lượng kết tủa thu được

Hướng dẫn giải

a.Phương trình phản ứng:

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → 2NH₃↑ + Na2SO₄ + H₂O

Ta có : 53,5x + 132y = 23,9 (1); x + 2y = 0,4 (2)

Từ 1, 2 ta có; x = 0,2 và y = 0,1.

%m_NH4Cl = 0,2.53,5/23,9 = 44,77%

→ %m_(NH4)₂SO₄ = 55,23 %

b. Trong 4,78 gam hỗn hợp X → n_(NH4)₂SO₄ = 0,02 mol

→ n_BaSO4 = 0,02.233 = 4,46 gam

Bài 2: Hỗn hợp A gồm 2 muối NH₄Cl và NH₄NO₃ được chia thành 2 phần bằng nhau:

Phần 1: Tác dụng hết với AgNO₃ thu được 14,35 gam kết tủa.

Phần 2: Đun nóng với NaOH 0,5M tạo thành 6,72 lít khí (đkc)

a.Tính khối lượng hh A.

b.Tính thể tích NaOH cần dùng.

Hướng dẫn giải

Phương trình phản ứng:

NH₄Cl + AgNO₃ → NH₄NO₃ + AgCl↓

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O

NH₄NO₃ + NaOH → NH₃↑ + NaNO₃ + H₂O

n_NH4Cl = n_AgCl = 14,35/143,5 = 0,1 mol

n_NH4NO₃ = 0,3-0,1 = 0,2 mol

a.Khối lượng hỗn hợp A:

m_A = 2.(0,1.53,5 + 0,2.80) = 21,35 gam

b. Thể tích NaOH cần dung ở phần 2 là:

V = 0,3/0,5 = 0,6 lít

Câu 1: Cho 30 lít khí nitơ tác dụng với 30 lít H₂ trong điều kiện thích hợp và tạo ra một thể tích NH₃ là (các thể tích đo ở cùng điều kiện và hiệu suất phản ứng đạt 30%)?

Câu 2: Để điều chế ra 2 lít NH₃ từ N₂ và H₂ với hiệu suất 25% thì cần thể tích N₂ ở cùng điều kiện là?

Câu 3: Thổi từ từ NH₃ đến dư vào 300 gam dung dịch AgNO₃ 8,5%. Khi kết tủa tan hết thì thể tích NH₃ (đktc) đã dùng là?

Câu 4: Cho dd NH₄NO₃ tác dụng vừa đủ với dd hiđroxit của kim loại R (t^o), thu được 4,48 lit khí (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dd X thu được 26,1 gam muối khan. Kim loại R là?

Câu 5: Cho dd (NH₄)₂SO₄ 20% vừa đủ vào cốc đựng 800 gam dd Ba(OH)₂ 8,55% (t^o). Phản ứng hoàn toàn, trong cốc có m gam chất lỏng (bỏ qua sự bay hơi của nước). Giá trị của m là?

Câu 1: Khi cho NH₃ vào bình clo, lửa bùng cháy kèm theo "khói" trắng bay ra. "khói" trắng đó là:

A. NH₄Cl        

B. HCl        

C. N₂        

D. Cl₂

Câu 2: Cho từ từ đến dư NH₃ vào dd FeCl₃, ZnCl₂, AlCl₃, CuCl₂. Lấy kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi được chất rắn X. Cho CO dư đi qua X nung nóng thì chất rắn thu được chứa:

A. ZnO, Cu, Fe.        

B. ZnO, Cu, Al₂O₃, Fe

C. Al₂O₃, ZnO, Fe        

D. Al₂O₃, Fe.

Câu 3: Nhỏ từ từ dd NH₃ cho đến dư vào ống nghiệm đựng dd CuSO₄. Hiện tượng quan sát được là:

A. Dd màu xanh thẫm tạo thành

B. Có kết tủa màu xanh lam tạo thành

C. Có kết tủa màu xanh lam tạo thành và có khí màu nâu đỏ thoát ra.

D. Lúc đầu có kết tủa màu xanh lam, sau đó kết tủa tan dần tạo thành dd màu xanh thẫm.

Câu 4: Phương trình phản ứng nào sau đây không thể hiện tính khử của NH₃?

A. 4NH₃ + 5O₂ → 4NO↑ + 6H₂O    

B. NH₃ + HCl → NH₄Cl

C. 8NH₃ + 3Cl₂ → N₂↑ + 6NH₄Cl   

D. 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂↑+ 3H₂O

Câu 5: Hiện tượng nào xảy ra khi dẫn khí NH₃ đi qua ống đựng bột CuO nung nóng

A. Bột CuO từ màu đen sang màu trắng.

B. Bột CuO từ màu đen sang màu đỏ, có hơi nước ngưng tụ.

C. Bột CuO từ màu đen sang màu xanh, có hơi nước ngưng tụ.

D. Bột CuO không thay đổi màu.

Sau bài học cần nắm:

• Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (tính tan, tỉ khối, màu, mùi), ứng dụng chính, amoniac trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
• Tính chất hoá học của amoniac: Tính bazơ yếu (tác dụng với nước, dung dịch muối, axit) và tính khử (tác dụng với oxi, clo).
• Cách điều chế NH₃. Tính chất vật lí (trạng thái, màu sắc, tính tan).
• Tính chất hoá học (phản ứng với dung dịch kiềm, phản ứng nhiệt phân) và ứng dụng của muối amoni.