Giáo án Hoá học 11 cánh diều Bài 5: Một số hợp chất quan trọng của nitrogen

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh công thức Lewis (a) và dạng hình học (b) của NH₃ cho HS quan sát.

- GV đặt câu hỏi:

+ Hãy mô tả cấu tạo của phân tử ammonia.

+ Nhận xét về độ phân cực của liên kết N-H.

+ Nêu đặc điểm, điều kiện tạo liên kết hydrogen, dự đoán khả năng tạo liên kết hydrogen giữa các phân tử ammonia.

- GV kết luận về cấu tạo phân tử của ammonia.

- GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm, xem thí nghiệm tính tan của ammonia trong nước

(link video)

- GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm, nghiên cứu SGK tìm hiểu về tính chất vật lí của ammonia và trả lời các câu hỏi sau:

+ Giải thích nguyên nhân ammonia dễ tan trong nước.

+ Dự đoán tính base, tính khử và tính tan của chất này.

+ Ở điều kiện thường, ammoniac có tính chất gì?

- GV kết luận về tính chất vật lí của ammonia.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK, tìm hiểu về tính chất hóa học của ammonia và trả lời các câu hỏi sau:

+ Minh họa các tính chất base và khử của ammonia bằng phương trình hóa học.

+ Cho biết ammonia thể hiện tính chất gì trong phản ứng với acid và oxygen.

+ Câu hỏi 1 (SGK – tr31): Khi giấy quỳ tím ẩm tiếp xúc với khí ammonia thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?

- GV kết luận về tính chất hóa học của ammonia.

- GV chiếu sơ đồ nguyên tắc của quá trình Haber tổng hợp ammonia (hình 5.3) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm, nghiên cứu SGK tìm hiểu về tổng hợp ammonia theo quá trình Haber và trả lời các câu hỏi sau:

+ Vì sao đối với phản ứng tổng hợp ammonia theo quá trình Haber phải chọn điều kiện áp suất cao, trong khi đó không được chọn nhiệt độ quá cao và quá thấp?

+ Vai trò của chất xúc tác trong phản ứng là gì?

+ Câu hỏi 2 (SGK – tr33): Khi làm lạnh hỗn hợp khí gồm ammonia, hydrogen và nitrogen thì ammonia sẽ hóa lỏng trước. Tính chất vật lí nào của các chất giúp giải thích hiện tượng trên?

- GV kết luận về tổng hợp ammonia theo quá trình Haber.

- GV tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm và trả lời câu hỏi:

+ Hãy nêu một số ứng dụng của ammonia trong thực tiễn.

+ Sử dụng tính chất vật lí và hóa học để giải thích cơ sở khoa học của các ứng dụng này.

­- GV kết luận về ứng dụng của ammonia.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. AMMONIA

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

- Công thức Lewis và dạng hình học (hình chóp tam giác) của phân tử NH₃ được thể hiện ở Hình 5.1.

- Các liên kết N – H là liên kết cộng hóa trị phân cực nên các phân tử ammonia dễ tạo liên kết hydrogen với nhau và với phân tử nước.

- Ammonia tan nhiều trong nước.

- Ở điều kiện thường, ammonia là chất khí không màu, có mùi khai, xốc và độc.

2. Tính chất hóa học

a) Tính base

- Cặp electron hóa trị riêng trên nguyên tử nitrogen là nguyên nhân gây nên tính base của ammonia.

- Khí ammonia hoặc dung dịch ammonia phản ứng với các acid tạo ra muối ammonium. Ví dụ:

- Sự hình thành ion ammonium ở các phản ứng trên là do sự tạo thành liên kết cho – nhận giữa nguyên tử nitrogen của phân tử ammonia với H⁺ (proton) của acid.

Vì vậy, ammonia là một base theo thuyết Brosted – Lowry.

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr31)

Ammonia là một base theo thuyết Bronsted – Lowry. Do đó, khi giấy quỳ tím ẩm tiếp xúc với khí ammonia thì giấy quỳ ẩm sẽ chuyển sang màu xanh.

b) Tính khử

- Nguyên tử N trong phân tử NH₃ có số oxi hóa -3, là số oxi hóa thấp nhất của nguyên tố nitrogen trong các hợp chất. Vì vậy ammonia thể hiện tính khử khi phản ứng với một số chất có tính oxi hóa.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr33)

Ammonia là một base theo thuyết Bronsted – Lowry. Do đó, khi giấy quỳ tím ẩm tiếp xúc với khí ammonia thì giấy quỳ ẩm sẽ chuyển sang màu xanh.

3. Tổng hợp ammonia theo quá trình Haber

- Trong công nghiệp, ammonia được tổng hợp theo quá trình Haber. Phương trình hóa học của phản ứng diễn ra như sau:

- Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, cần chọn các điều kiện thích hợp về áp suất và nhiệt độ:

+ Về áp suất: Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất của hệ, hay chiều tạo ammonia.

+ Về nhiệt độ: Cần phải giảm nhiệt độ để cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tạo ammonia.

- Việc sử dụng xúc tác là bột sắt trong quá trình Haber có tác dụng làm cho phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr33)

- Nhiệt độ hoá lỏng của N₂, H₂ và NH₃ lần lượt là: -196 ^oC, - 252,87 ^oC, -33 ^oC.

- Do đó, nếu giữ nguyên áp suất và làm lạnh thiết bị thì khí NH₃ sẽ hoá lỏng đầu tiên.

III. ỨNG DỤNG CỦA AMMONIA

- Gần đây, mỗi năm có hàng trăm triệu tấn ammonia được sản xuất trên toàn cầu. Trong đó, có khoảng 80% được sử dụng cho sản xuất phân đạm để cung cấp nitrogen cho đất và cây trồng.

- Ammonia còn là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nitric acid, sản xuất một số chất gây nổ sử dụng trong khai thác quặng mỏ như ammonium nitrate,…

- Ammonia lỏng được sử dụng với vai trò chất làm lạnh trong một số hệ thống làm lạnh công nghiệp.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK tìm hiểu về tính chất vật lí của muối ammmonium và trả lời các câu hỏi sau:

+ Hãy nêu tính chất vật lí của muối ammonium.

- GV kết luận về tính chất vật lí của muối ammonium.

- GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm, phát dụng cụ thí nghiệm và yêu cầu HS thực hiện hoạt động Thực hành (SGK – tr33)

+ Chuẩn bị: Phân đạm ammonium chloride, dung dịch NaOH, ống nghiệm, đèn cồn, giấy quỳ.

+ Các bước tiến hành: Cho vài hạt phân đạm với thành phần chírnh là ammonium chloride vào ống nghiệm chứa dung dịch NaOH. Hơ nhẹ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn. Cho mẩu giấy quỳ đã tẩm ướt bằng nước lên miệng ống nghiệm.

- GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Quan sát hiện tượng thí nghiệm khi cho phân đạm với thành phần chính là muối ammonium vào kiềm. Giải thích và viết phương trình hóa học minh họa.

- GV nhận xét về quá trình làm thí nghiệm của HS, GV yêu cầu HS tìm hiểu thêm để trả lời các câu hỏi sau:

+ Vì sao dung dịch các muối ammonium có tính dẫn điện tốt?

+ Vì sao các phân đạm với thành phần chính là các muối ammonium dễ bị cháy nổ nếu bảo quản không cẩn thận?

+ Vì sao khi các muối ammonium tiếp xúc với kiềm thì tạo ra mùi khai?

+ Câu hỏi 3 (SGK – tr34): Lượng lớn ammonium nitrate và ammonium chloride được sử dụng làm phân bón. Dựa vào đặc điểm phản ứng nhiệt phân của hai muối này, hãy cho biết muối nào có nguy cơ cháy nổ cao hơn trong quá trình lưu trữ.

- GV kết luận về tính chất hóa học của muối ammonium.

- GV cho HS quan sát và đọc nội dung mục Em có biết (SGK – tr34)

Trên đây là hình ảnh của một loại phân đạm với thành phần chính là ammonium nitrate.

- GV yêu cầu HS thảo luận, nghiên cứu SGK tìm hiểu về ứng dụng của ammonium.

- GV đặt câu hỏi:

+ Nêu một số ứng dụng của muối ammonium trong đời sống và sản xuất.

+ Dựa vào dấu hiệu nào để nhận biết ion ammonium? Giải thích bằng phương trình hóa học.

- GV kết luận về ứng dụng của muối ammonium.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. MUỐI AMMONIUM

*Tính chất vật lí

- Muối ammonium là các hợp chất có chứa ion ammonium (NH₄⁺) và gốc acid. Các muối ammonium thường được sử dụng là: NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂CO₃, (NH₄)₂SO₄,…

- Hầu hết các muối ammonium tan tốt và điện li hoàn toàn trong nước. Ví dụ:

*Tính chất hóa học

- Khi đun nóng hỗn hợp muối ammonium và kiềm ở dạng rắn hoặc dung dịch đều sinh ra khí ammonia có mùi khai và xốc.

- Các muối ammonium kém bền với nhiệt nên dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Ví dụ:

- Các phản ứng phân hủy muối ammonium đều làm tăng áp suất khí nên có nguy cơ cháy nổ.

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr34)

=> Phản ứng phân hủy ammonium nitrate tỏa nhiệt.

=> Phản ứng phân hủy ammonium chloridde thu nhiệt.

Vậy muối ammonium nitrate có nguy cơ cháy nổ cao hơn trong quá trình lưu trữ.

*Ứng dụng

- Muối ammonium được dùng làm phân bón trong nông nghiệp.

- Ngoài ra, ammonium chloride còn được sử dụng trong pin với vai trò chất điện li, hay dùng để làm sạch các oxide trên bề mặt của kim loại trước khi hàn.