Giải Hóa Học 11 Bài 8: Amoniac và muối amoni

Giải bài tập Hóa Học lớp 11 Bài 8: Amoniac và muối amoni

Câu hỏi và bài tập (trang 37 sgk Hóa học 11)

Bài 1 trang 37 sgk hóa học 11: Mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm chứng minh rằng ammoniac tan nhiều trong nước.

Lời giải

Nạp đầy khí NH₃ vào bình thủy tinh trong suốt, đậy bình bằng ống cao su có ống thủy tinh vuốt nhọn xuyên qua. Nhúng dần ống thủy tinh vào một chậu thủy tinh chứa nước có pha vài giọt dung dịch phenolphtalein, ta thấy nước trong chậu phun vào bình thành những tia màu hồng. Đó là do khí NH3 tan nhiều trong nước làm giảm áp suất trong bình và nước bị hút vào bình. Tia nước có màu hồng chứng tỏ dung dịch có tính bazơ.

Bài 2 trang 37 sgk hóa học 11: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau đây và viết các phương trình hóa học:

Biết rằng A là hợp chất của nitơ.

Lời giải

Bài 3 trang 37 sgk hóa học 11: Hiện nay, để sản xuất ammoniac, người ta điều chế nitơ và hiđro bằng cách chuyển hóa có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí metan (thành phần chính của khí thiên nhiên). Phản ứng giữa khí metan và hơi nước tạo ra hiđro và cacbon đioxit. Để loại khí oxi và thu khí nitơ, người ta đốt khí metan trong một thiết bị kín chứa không khí.Hãy viết các phương trình hóa học của phản ứng điều chế hiđro, loại khí oxi và tổng hợp khí ammoniac.

Lời giải

Bài 4 trang 38 sgk hóa học 11: Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các dung dịch: NH₃, Na₂SO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄. Viết phương trình hóa học của các phản ứng đã dùng.

Lời giải

Bài 5 trang 38 sgk hóa học 11: Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac chuyển dịch sang phải, cần phải đồng thời :

A. tăng áp suất và tăng nhiệt độ.

B. giảm áp suất và giảm nhiệt độ.

C. tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

D. giảm áp suất và tăng nhiệt độ.

Lời giải

Vậy để cân bằng chuyển dịch sang phải tức là chuyển dịch theo chiều thuận thì ta cần: 

– Làm cho cân bằng chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt => giảm nhiệt độ vì phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt

– Làm cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol phân tử khí => tăng áp suất vì sau phản ứng số mol khí giảm.

Đáp án C

Bài 6 trang 38 sgk hóa học 11: Trong phản ứng nhiệt phân các muối NH₄NO₂ và NH₄NO₃, số oxi hóa của nitơ biến đổi như thế nào ? Nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất khử và nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất oxi hóa ?

Lời giải

Trong hai phản ứng trên, số oxi hóa của nitơ trong mỗi phản ứng đều thay đổi. Trong mỗi phân tử muối, một nguyên tử nitơ có số oxi hóa tăng, một nguyên tử có số oxi hóa giảm, đây là phản ứng oxi hóa khử nội phân tử. Ở cả hai phản ứng nitơ nguyên tử trong ion NH₄⁺ đều là chất khử (chất cho e) nitơ từ số oxi hóa -3 tăng lên 0 ở phản ứng (1) và lên +1 ở phản ứng (2). Nguyên tử nitơ trong ion NO₂^– và NO₃^– là chất oxi hóa (chất nhận e). ở phản ứng (1) số oxi hóa của N từ +3 (trong NO₂^– ) xuống 0 và ở phản ứng (2) số oxi hóa của nitơ từ +5 (trong
NO₃^–) xuống +1

Bài 7 trang 38 sgk hóa học 11: Cho dung dịch NaOH dư vào 150,0 ml dung dịch (NH₄)₂SO₄ 1,00 M, đun nóng nhẹ.

a) Viết phương trình hóa học ở dạng phân tử và dạng ion rút gọn.

b) Tính thể tích khí (đktc) thu được.

Lời giải

a. Phương trình phân tử:

Phương trình ion thu gọn:

b.

Theo PTHH: 

Bài 8 trang 38 sgk hóa học 11: Phải dùng bao nhiêu lít khí nitơ và bao nhiêu lít khí hiđro để điều chế 17,0 gam NH₃ ? Biết rằng hiệu suất chuyển hóa thành amoniac là 25,0 %. Các thể tích khí được đo ở đktc.

A. 44,8 lít N₂ và 134,4 lít H₂

B. 22,4 lít N₂ và 134,4 lít H₂

C. 22,4 lít N₂ và 67,2 lít H₂

D. 44,8 lít N₂ và 67,2 lít H₂

Lời giải

Phương trình hóa học:

Theo phương trình hóa học:

Do hiệu suất phản ứng là 25%:

Đáp án A

Lý thuyết Amoniac và muối amoni

Phân tử NH3 có cấu tạo hình chop, với nguyên tử nitơ ở đỉnh, đáy là một tam giác mà đỉnh là ba nguyên tử hiđro.

I. CẤU TẠO

– Phân tử NH₃ có cấu tạo hình chóp, với nguyên tử nitơ ở đỉnh, đáy là một tam giác mà đỉnh là ba nguyên từ hiđro.

– Ba liên kết N-H đều là liên kết cộng hóa trị có cực, các cặp electron chung đều lệch về phía nguyên tử nitơ

=> NH₃ là phân tử có cực.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Amoniac là chất khí không màu, mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí; tan tốt trong nước

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tính bazo yếu

– Do có cặp electron tự do nên NH₃ dễ nhận H⁺, thể hiện tính bazơ yếu(tác dụng với nước tạo dung dịch làm quỳ tím hóa xanh, tác dụng với axit, tác dụng với dung dịch muối).

a) Tác dụng với nước:

NH₃ + H₂O   ↔   NH₄⁺  + OH^–

⇒ Dung dịch NH₃ là một dung dịch bazơ yếu.

b) Tác dụng với dung dịch muối:

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

Lưu ý: Al(OH)₃ không tan được trong dung dịCh NH₃

c) Tác dụng với axit tạo muối amoni:

NH₃ + HCl → NH₄Cl    (amoni clorua)

2. Tính khử

– Nitơ trong NH₃ có mức oxi hóa thấp nhất (-3) nên NH₃ thể hiện tính khử mạnh như tác dụng với oxi, clo và một số oxit kim loại.

a) Tác dụng với oxi:

4NH₃ + 3O₂  .$\stackrel{t^o}{\to }$ 2N₂ + 6H₂O

– Nếu có Pt là xúc tác, ta thu được khí NO.

 4NH₃  +   5O₂   $\stackrel{t^o}{\to }$    4NO  +   6H₂O

b) Tác dụng với clo:

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

=>  NH₃ kết hợp ngay với HCl vừa sinh ra tạo “ khói trắng” NH₄Cl

c) Tác dụng với oxit kim loại:

2NH₃  +   3CuO   $\stackrel{t^o}{\to }$   3Cu  +  N_2­  +   3H₂O 

IV. ĐIỀU CHẾ

1. Trong phòng thí nghiệm

NH₃ được điều chế bằng cách cho muối amniac tác dụng với chất kiềm khi đun nóng nhẹ. Để điều chế nhanh một lượng nhỏ khí ammoniac người ta thường đun nóng dung dịch ammoniac đặc.

2. Trong công nghiệp

Amoniac được tổng hợp từ khí N₂ và khí H₂ theo phản ứng:

N₂ (k) + 3H₂(k) ⇔ 2NH₃ (k); ∆H = -92 kJ

V. MUỐI AMONI 

Là những chất tinh thể ion, phân tử gồm cation amoni NH₄⁺ và anion gốc axit.

1. Tính chất vật lí

Tất cả các muối amoni đều dễ tan trong nước và khi tan điện li hoàn toàn thành các ion.

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng thuỷ phân

Tạo môi trường có tính axit làm quỳ tím hoá đỏ.

NH₄⁺ + HOH → NH₃ + H₃O⁺ (Tính axit)

b) Tác dụng với dung dịch kiềm: (nhận biết ion amoni, điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm)

c) Phản ứng nhiệt phân

– Muối amoni chứa gốc của axit không có tính oxi hóa khi nung nóng bị phân hủy thành NH3.

– Muối amoni chứa gốc của axit có tính oxi hóa khi bị nhiệt phân cho ra N₂, N₂O.

– Nhiệt độ lên tới 500^oC, ta có phản ứng:

2NH₄NO₃ → 2N₂ + O₂ + 4H₂O

Sơ đồ tư duy: Amoniac và muối amoni

Phương pháp giải một số dạng bài tập về amoniac và muối amoni

Dạng 1: Lý thuyết về amoniac và muối amoni

* Một số lưu ý cần nhớ:

– Amoniac là chất khí không màu, có mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí, tan rất nhiều trong nước. Khi hòa tan vào nước ta có được dung dịch amoniac.

– Amoniac có tính bazo yếu, và tính khử mạnh (tác dụng với oxi, clo, oxit kim loại trung bình)

– Người ta thường điều chế NH₃ trong PTN bằng cách nhiệt phân muối NH₄NO₂ và điều chế trong công nghiệp bằng cách tổng hợp N₂ và H₂ ở nhiệt độ và áp suất cao

– Muối amoni tan nhiều trong nước và dễ bị nhiệt phân, tác dụng với dung dịch kiềm sinh ra khí NH₃.

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho các oxit kim loại: CuO, FeO, Al₂O₃, Na₂O, PbO, CaO. Số oxit NH₃ có thể khử được:

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

Hướng dẫn giải chi tiết:

NH₃ chỉ khử được CuO, FeO,  PbO

=> khử được 3 chất .

Đáp án B

Ví dụ 2: Phản ứng của NH₃ với Cl₂ tạo ra “khói trắng” . Chất này có công thức phân tử là :

A. HCl   

B. N₂ 

C. NH₃⁺Cl^–   

D. NH₄Cl

Hướng dẫn giải chi tiết:

2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

NH_{3 khí}  + HCl_khí → NH₄Cl  (khói trắng)

Đáp án D

Ví dụ 3: Phản ứng nào dưới đây NH₃ không đóng vai trò chất khử?

A. 4NH₃ + 5O₂ $\stackrel{t^0,xt}{\to }$ 4NO + 6H₂O

B. 2NH₃ + 3Cl₂ → N₂ + 6HCl

C. 2NH₃ + H₂O₂ + MnSO₄ → MnO₂ + (NH₄)₂SO₄

D. NH₃ + 3CuO $\stackrel{t^0}{\to }$ 3Cu + N₂ + 3H₂O

Hướng dẫn giải chi tiết:

Phản ứng mà số oxi hóa của N trong NH₃ không tăng sau phản ứng thì NH₃ không đóng vai trò chất khử

Ta thấy phản ứng ở đán án C NH₃ không có sự thay đổi số oxi hóa trước và sau phản ứng → không đóng vai trò là chất khử.

Các phản ứng còn lại số oxi hóa của N trong NH₃ đều tăng sau phản ứng nên NH₃ đóng vai trò là chất khử

Đáp án C

Ví dụ 4: Phương trình phản ứng nhiệt phân nào sau đây sai?

A. (NH₄)₂CO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2NH₃ + CO₂ + H₂O. 

B. NH₄NO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ NH₃ + HNO₃.

C. NH₄NO₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ N₂ + 2H₂O. 

D. NH₄Cl $\stackrel{t^0}{\to }$ NH₃ + HCl

Hướng dẫn giải chi tiết:

Sai sửa lại: NH₄NO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ N₂O + 2H₂O

Đáp án B

Ví dụ 5: Cho các dung dịch sau: NH₄Cl, Na₂SO₄, Ba(HCO₃)₂. Hóa chất nào sau đây có thể sử dụng để phân biệt các dung dịch đó?

A. Dung dịch NaCl.         

B. Dung dịch NaOH.         

C. Dung dịch phenolphtalein

D. Dung dịch Ba(OH)₂.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta dùng NaOH vì

	NH4Cl	Na2SO4	Ba(HCO3)2
NaOH	Tạo khí mùi khai	Không hiện tượng	Kết tủa trắng

Đáp án B

Dạng 2: Một số bài tập về tính chất hóa học của amoniac

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho NH₃ dư vào 100ml dung dịch gồm CuSO₄ 1M ; ZnCl₂ 0,5M, AgNO₃ 1M và AlCl₃ 1M. Khối lượng kết tủa sau phản ứng là

A. 9,8 gam

B. 4,9 gam

C. 7,8 gam

D. 5 gam

Hướng dẫn giải chi tiết:

Vì các ion Cu²⁺, Zn²⁺, Ag⁺ tạo kết tủa với NH₃, sau đó kết tủa tan trong NH₃ dư tạo phức

=> kết tủa thu được chỉ gồm Al(OH)₃

n_Al(OH)3 = n_AlCl3 = 0,1 mol => m = 7,8 gam

Đáp án C

Ví dụ 2: Dẫn 2,24 lít NH₃ (đktc) đi qua ống đựng 32 gam CuO nung nóng thu được chất rắn A và khí B. Ngâm chất rắn A trong dung dịch HCl 2M dư. Tính thể tích dung dịch axit đã tham gia phản ứng ? Coi hiệu suất quá trình phản ứng là 100%.

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_NH3=0,1mol.n_CuO=0,4mol

– Phương trình phản ứng :

      2NH₃  + 3CuO $\stackrel{t^o}{\to }$    3Cu    +   N₂    +    3H₂O  (1)

mol:   0,1                   0,4     $\to$       0,15

=> n_{CuO dư} = 0,4 – 0,15 = 0,25mol

A gồm Cu (0,15 mol) và CuO dư (0,25 mol)

– Phản ứng của A với dung dịch HCl :

            CuO    +    2HCl    $\to$    CuCl₂    +    H₂O    (2)

mol:     0,25    $\to$   0,5

Theo (2) và giả thiết ta suy ra : V_HCl =0,5/2 = 0,25 lít

Dạng 3: Bài toán về tính chất của muối amoni

* Một số lưu ý cần nhớ:

– Muối amoni có khả năng tác dụng với dung dịch kiềm sinh ra khí NH3 bay lên.

Ta có phương trình:

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃ + H₂O

PT ion: NH₄⁺ + OH^– → NH₃ + H₂O

– Muối amoni của gốc axit không có tính OXH khi đun nóng bị phân hủy thành NH₃

VD: NH₄Cl; (NH₄)₂CO₃; …

Muối amoni của gốc axit có tính OXH khi đun nóng bị phân hủy thì cho ra N₂, N₂O.

VD: NH₄NO₂; NH₄NO₃; …

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho dung dịch NH₄NO₃ tác dụng với dung dịch bazơ của kim loạithu được 4,48 lít khí (đktc) và 26,1 gam muối. Kim loại đó là 

A. Ca

B. Mg

C. Cu

D. Ba

Hướng dẫn giải chi tiết:

nNH₄NO₃ + M(OH)_n  -> M(NO₃)_n  + nNH₃ +nH₂O

                                      0,2/n                      0,2

=> M_muối = M+ 62n= 26,1 : 0,2 * n

=> M=68,5n => n = 2 và M là Bari.

Đáp án D

Ví dụ 2: Cho muối NH₄Cl tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH đun nóng thì thu được 5,6 lít (đktc) một chất khí. Nồng độ mol/l của dung dịch NaOH đã dùng là:

Hướng dẫn giải chi tiết:

Theo PTHH: ${\text{n}}_{\text{O}{\text{H}}^{\text{ – }}}\text{ = }{\text{n}}_{\text{N}{\text{H}}_{\text{3}}}$= 5,6 : 22,4 = 0,25 mol

=> C_M = n : V = 0,25 : 0,1 = 2,5M

Ví dụ 3: Thể tích N₂ thu được khi nhiệt phân hoàn toàn 16 gam NH₄NO₂ là

A. 1,12 lít

B. 11,2 lít

C. 0,56 lít

D. 5,6 lít

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_NH4NO2 = 16 : 64 = 0,25 mol

=> V N₂ = 0,25.22.4 = 5,6 lít

Đáp án D.