BÀI 5: MỘT SỐ HỢP CHẤT VỚI OXYGEN CỦA NITROGEN

(19 câu)

1. NHẬN BIẾT (3 câu)

Câu 1. Mưa acid là gì? 

Trả lời:

Là hiện tượng nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 chủ yếu là do sự oxi hóa khí SO2 và các khí  cảu NOx với xúc tác của các ion kim loại trong khói, bụi,…

Câu 2. Phú dưỡng là gì?

Trả lời:

Là hiện tượng ao, hồ,... dư quá nhiều nguyên tố dinh dưỡng (nitrogen, phosphorus)

Câu 3. Nitric acid là gì?

Trả lời:

Là một trong số các acid mạnh, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn thành H+ và OH-.

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1. Trình bày quá trình hình thành mưa acid?

Trả lời:

* Quá trình hình thành mưa acid diễn ra như sau:

- Các khí NOx và SOx được thải ra từ các nguồn như nhà máy, phương tiện giao thông, đốt chất thải và chất đốt hóa thạch.

- Các khí này phản ứng với các tác nhân trong khí quyển như ôxy và nước để tạo thành HNO3 và H2SO4.

- HNO3 và H2SO4 rơi xuống mặt đất dưới dạng mưa hoặc tuyết. Khi chúng rơi xuống, chúng có thể gây ra các vấn đề về môi trường như làm giảm độ pH của nước trong các hồ, suối và sông, làm tắc nghẽn các hệ thống thoát nước, giết chết cây cối và động vật, và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.

Câu 2. Tính chất vật lý của Nitric acid?

Trả lời:

Nitric acid (HNO3) là một axit mạnh có tính chất vật lý như sau:

- Là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, có khối lượng riêng là 1,53g/cm3, sôi ở 86℃, dễ tan trong nước.

- Tính chất cháy: Nitric acid là chất lỏng không màu, nhưng khi tiếp xúc với các chất hữu cơ có thể phát cháy hoặc gây nổ.

- Tính chất ăn mòn: Nitric acid có tính ăn mòn mạnh đối với các kim loại và có thể gây ăn mòn da và mắt.

- Tính chất độc hại: Nitric acid cũng là một chất độc hại và có thể gây đau đầu, buồn nôn, khó thở và các triệu chứng khác khi được hít phải hoặc tiếp xúc với da và mắt.

Câu 3. Tính chất hóa học của Nitric acid?

Trả lời:

1. Tính oxi hóa: Nitric acid là một chất oxi hóa mạnh và có khả năng oxi hóa nhiều kim loại, trong đó bao gồm cả sắt (Fe), đồng (Cu) và kẽm (Zn), để tạo ra oxit kim loại và nitrat tương ứng.

 PTHH: 

HNO3 + Fe → FeO + NO2 + H2O

HNO3 + Cu → CuO + NO2 + H2O

4HNO3 + Zn → Zn(NO3)2 + N2O + 2H2O

2. Tính khử: Nitric acid cũng có thể hoạt động như một chất khử trong một số phản ứng, đặc biệt là khi được kết hợp với axit clohidric (HCl) để tạo ra khí clo (Cl2).

 PTHH: 

HNO3 + 3HCl → NOCl + 2H2O + Cl2

3. Tính ăn mòn: Nitric acid có tính ăn mòn mạnh trên nhiều vật liệu, bao gồm cả kim loại và nhựa. 

 PTHH: 

HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2H+ + 2NO3-

HNO3 + Zn → Zn(NO3)2 + 2H+ + 2NO3-

HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2O

HNO3 + H2SO4 → NO2+ + HSO4- + H2O

4. Tính phân hủy: Nitric acid dễ phân hủy trong môi trường ánh sáng mặt trời và nhiệt độ cao, tạo ra khí nitơ oxit (NO) và ozon (O3).

 PTHH:

2HNO3 → 2NO2 + O2 + 2H2O

5. Tính tương tác với amoni: Nitric acid có khả năng tương tác với amoni để tạo ra muối nitrat và nước, đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong sản xuất phân bón.

PTHH: 

HNO3 + NH3 → NH4NO3

Câu 4. Trình bày các ứng dụng của Nitric acid?

Trả lời:

- Sản xuất phân bón: Nitric acid là một thành phần quan trọng trong sản xuất phân bón, đặc biệt là phân bón nitrat.

- Sản xuất thuốc nổ: Nitric acid là một thành phần quan trọng để sản xuất các loại thuốc nổ như TNT (trinitrotoluene) và nitroglycerin.

- Sản xuất thuốc tiêu viêm: Nitric acid được sử dụng để sản xuất một số loại thuốc tiêu viêm như aspirin.

- Sản xuất sợi nylon: Nitric acid được sử dụng trong quá trình sản xuất sợi nylon, chất liệu dùng để sản xuất quần áo và các sản phẩm khác.

- Tẩy trắng: Nitric acid được sử dụng để tẩy trắng và làm sạch các vật liệu khác nhau như gỗ, giấy, da và vải.

- Sản xuất chất tẩy rửa: Nitric acid được sử dụng để sản xuất một số loại chất tẩy rửa.

- Điều chế các hợp chất hữu cơ: Nitric acid được sử dụng để điều chế các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các chất nitrat.

- Sử dụng trong nghiên cứu sinh học: Nitric acid được sử dụng trong nghiên cứu sinh học như một chất xử lý mẫu để giảm bớt sự ôxy hóa.

Câu 5. Trình bày nguyên nhân tạo nên hiện tượng phú dưỡng?

Trả lời:

- Nguồn nước giàu dinh dưỡng: Nước từ các vùng trũng lầy, sông ngòi hoặc hồ chứa có độ tuổi lớn thường giàu dinh dưỡng do phân bón hoặc chất thải hữu cơ đổ ra trong quá khứ.

- Xả thải chất thải: Thải sinh hoạt, thải công nghiệp và thải động vật được xả ra trực tiếp vào môi trường nước sẽ cung cấp lượng dinh dưỡng dồi dào cho các tảo và thực vật nước.

- Nhiệt độ nước cao: Nước có nhiệt độ cao hơn bình thường cũng có thể tạo điều kiện cho sự sinh sôi và phát triển của các tảo và thực vật nước.

- Sự đổi mới và xây dựng khu vực đô thị: Những hoạt động đổi mới, xây dựng khu đô thị, phát triển du lịch, đánh bắt cá và nghề nuôi thủy sản trong vùng biển có thể ảnh hưởng đến chất lượng nước, tăng lượng dinh dưỡng và gây ra hiện tượng phú dưỡng.

Câu 6. Viết 5 phương trình phản ứng hóa học giữa nitrogen với những hợp chất khác?

Trả lời:

* Phản ứng của nitrogen với hydro trên niken:

N2 + 3H2 → 2NH3

* Phản ứng của nitrogen với oxi:

N2 + O2 → 2NO

* Phản ứng của nitrogen với hydro clorua:

N2 + 3HCl → 2NH4Cl

* Phản ứng của nitrogen với etylen (C2H4):

N2 + C2H4 → HCN + HCCH

* Phản ứng của nitrogen với formaldehyde (CH2O):

2N2H4 + CH2O → (CH2N2)3 + 3H2O

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Viết 3 phương trình hóa học cho phản ứng của HNO3 với các hợp chất khác?

Trả lời:

* Phản ứng của HNO3 với NaOH để tạo ra muối nitrat (NaNO3) và nước:

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

* Phản ứng của HNO3 với Cu để tạo ra ion nitrat và ion đồng:

3HNO3 + 8Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

* Phản ứng của HNO3 với Fe để tạo ra ion nitrat và ion sắt:

4HNO3 + Fe → Fe(NO3)3 + 2NO + 2H2O

Câu 2. Nitric acid được sử dụng trong sản xuất phân bón, bạn có thể giải thích cơ chế của tác dụng này không?

Trả lời:

* Nitric acid và amoniac tác dụng với nhau để tạo ra muối amoni nitrat, một loại phân bón quan trọng. Phản ứng này được gọi là phản ứng trung hòa acid-base, trong đó HNO3 là acid và NH3 là base. 

* Phương trình hóa học của phản ứng này là: HNO3 + NH3 → NH4NO3.

Câu 3. Nitric acid có tác dụng oxi hóa đồng để tạo ra đồng nitrat, tại sao lại sử dụng nitric acid trong quá trình này?

Trả lời:

* Nitric acid có tính oxi hóa mạnh và có thể oxi hóa các kim loại như đồng để tạo ra muối nitrat tương ứng. Trong phản ứng này, nitric acid oxi hóa đồng để tạo ra đồng nitrat (Cu(NO3)2), nitơ dioxide (NO2) và nước. 

* Phương trình hóa học của phản ứng này là: 

4HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

Câu 4. Nitric acid có tác dụng với acid sulfuric để tạo ra acid nitrat, tại sao lại sử dụng acid sulfuric trong phản ứng này?

Trả lời:

* Acid sulfuric là một acid mạnh và có khả năng hút nước mạnh. Trong phản ứng này, acid sulfuric được sử dụng để tạo ra một hợp chất trung gian (HSO4-) để thúc đẩy phản ứng tạo ra acid nitrat. 

* Phương trình hóa học của phản ứng này là: 

HNO3 + H2SO4 → NO2+ + HSO4- + H3O+

Câu 5. Nitric acid có thể được sử dụng để loại bỏ sắt từ một mẫu nước, làm thế nào để tác dụng này xảy ra?

Trả lời:

* Nitric acid có tính oxi hóa mạnh và có thể oxi hóa các kim loại như sắt để tạo ra muối nitrat tương ứng. Trong phản ứng này, nitric acid oxi hóa sắt để tạo ra nitrat sắt (Fe(NO3)3), nitơ oxit (NO) và nước. 

* Phương trình hóa học: 3HNO3 + Fe → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Câu 6. Nitric acid có tác dụng với ethanol để tạo ra một loại hợp chất hữu cơ, tại sao lại sử dụng ethanol trong phản ứng này?

Trả lời:

* Ethanol là một hợp chất hữu cơ phổ biến và có khả năng phản ứng với các axit mạnh như nitric acid để tạo ra các este hữu cơ. Trong phản ứng này, ethanol tác dụng với nitric acid để tạo ra este etyl nitrat (C2H5NO3) và nước. 

* Phương trình hóa học của phản ứng này là: 

C2H5OH + HNO3 → C2H5NO3 + H2O.

Câu 7. Tính số mol của NO2 có thể được tạo ra từ 6,0 mol N2 và phản ứng đủ đủ O2?

Trả lời:

* Để tính số mol của NO2 được tạo ra, ta cần biết phương trình hóa học cho phản ứng:

N2 + 2O2 → 2NO2

* Từ đó, ta có thể thấy rằng một phân tử N2 cần hai phân tử O2 để tạo ra hai phân tử NO2. 

 Vì vậy, số mol O2 cần để tạo ra 6,0 mol N2 là 12,0 mol.

* Số mol NO2 = số mol N2 × hệ số chuyển đổi = 6,0 mol × 2 = 12,0 mol

 Vậy số mol của NO2 được tạo ra là 12,0 mol.

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Tính thể tích NO2 (ở đktc) được tạo ra từ 6,0 mol N2 và phản ứng đủ đủ O2?

Trả lời:

* Để tính thể tích NO2 được tạo ra, ta cần biết phương trình hóa học cho phản ứng:

N2 + 2O2 → 2NO2

* Từ đó, ta có thể thấy rằng một phân tử N2 cần hai phân tử O2 để tạo ra hai phân tử NO2. 

 Vì vậy, số mol O2 cần để tạo ra 6,0 mol N2 là 12,0 mol.

* ây giờ, ta có thể sử dụng quy tắc Avogadro để tính thể tích NO2:

VNO2 = số mol NO2 × 22,4 L/mol = 12,0 mol × 22,4 L/mol = 268,8 L Vậy thể tích NO2 được tạo ra là 268,8 L ở đktc.

âu 2. Tính khối lượng NO được tạo ra từ 10,0 g NH3 và phản ứng đủ đủ O2?

Trả lời:

* Để tính khối lượng NO được tạo ra, ta cần biết phương trình hóa học cho phản ứng:

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

* Trong phản ứng này, ta thấy rằng 4 mol NH3 cần 5 mol O2 để tạo ra 4 mol NO. Vì vậy, số mol O2 cần để tạo ra NO từ 10,0 g NH3 là:

Số mol O2 = số mol NH3 × hệ số chuyển đổi O2 = 0,556 mol × 5/4 = 0,695 mol

* Tiếp tục, ta có thể sử dụng quy tắc số mol để tính số mol NO được tạo ra:

 Số mol NO = số mol NH3 × hệ số chuyển đổi NO = 0,556 mol × 4/4 = 0,556 mol

* Bây giờ, ta có thể sử dụng khối lượng mol của NO để tính khối lượng của sản phẩm:

+ Khối lượng NO = số mol NO × khối lượng mol NO

+ Khối lượng mol NO = khối lượng mol N + khối lượng mol O

+ Khối lượng mol N = 14,01 g/mol

+ Khối lượng mol O = 16,00 g/mol

+ Khối lượng mol NO = 14,01 g/mol + 16,00 g/mol = 30,01 g/mol

+ Khối lượng NO = 0,556 mol × 30,01 g/mol = 16,67 g

 Khối lượng của NO được tạo ra từ 10,0 g NH3 và phản ứng đủ với O2 là 16,67 g.

Câu 3. Tính khối lượng NO2 cần để phản ứng hoàn toàn với 10,0 g Fe để tạo ra sản phẩm Fe(NO3)2?

Trả lời:

* Để tính khối lượng NO2 cần thiết, ta cần biết phương trình hóa học cho phản ứng:

3Fe + 4NO2 + 2H2O → 3Fe(NO3)2 + 2NH3

* Trong phản ứng này, ta thấy rằng 4 mol NO2 cần 3 mol Fe để tạo ra 3 mol Fe(NO3)2. * Vì vậy, số mol NO2 cần thiết để phản ứng hoàn toàn với 10,0 g Fe là:

Số mol NO2 = số mol Fe × hệ số chuyển đổi NO2 = 0,179 mol × 4/3 = 0,238 mol

* Bây giờ, ta có thể sử dụng khối lượng mol của NO2 để tính khối lượng sản phẩm:

 Khối lượng NO2 = số mol NO2 × khối lượng mol NO2

 Khối lượng mol NO2 = khối lượng mol N + 2 × khối lượng mol O

 Khối lượng mol N = 14,01 g/mol

 Khối lượng mol O = 16,00 g/mol

 Khối lượng mol NO2 = 14,01 g/mol + 2 × 16,00 g/mol = 46,01 g/mol

 Khối lượng NO2 = 0,238 mol × 46,01 g/mol = 10,95 g

Vậy, khối lượng của NO2 cần thiết để phản ứng hoàn toàn với 10,0 g Fe là 10,95 g.