CHƯƠNG 2. NITROGEN VÀ SULFUR

BÀI 5: MỘT SỐ HỢP CHẤT VỚI OXYGEN CỦA NITROGEN

KHỞI ĐỘNG

Nitrogen tạo ra những hợp chất nào với oxygen? Chúng được tạo thành từ đâu và có những tính chất gì?

Đáp án chuẩn:

Nitrogen tạo ra những hợp chất với oxygen là NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅,...

Ở nhiệt độ khoảng 3000^oC, N kết hợp trực tiếp với O₂ , tạo ra khí NO.

Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp ngay với O₂ của không khí, tạo ra khí NO₂ màu nâu đỏ.

1. CÁC OXIDE CỦA NITROGEN - HIỆN TƯỢNG MƯA ACID

Bài 1: Hãy tìm hiểu và cho biết hiện tượng nào trong tự nhiên và quá trình nào trong đời sống con người là nguồn tạo ra các khí NO, NO₂ trong không khí.

Đáp án chuẩn:

Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp O₂ không khí, tạo ra NO₂ màu nâu đỏ.

Hình thành từ sự cháy của các nhiên liệu. Những nơi có lưu lượng xe cơ giới cao thì nồng độ NO_x cũng cao. Những nơi có các hoạt động nông nghiệp, nhà máy xử lý nước thải, … 

Bài 2: Quan sát hình 5.2 mô tả quá trình hình thành mưa acid 

Đáp án chuẩn:

Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như: SO₂ và NO₂. Các khí này hòa tan với hơi nước trong không khí tạo thành các H₂SO₄ và HNO₃. Khi trời mưa, các hạt acid này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của nước mưa giảm. Nếu nước mưa có độ pH dưới 5,6 được gọi là mưa acid. 

Bài 3: Viết các phương trình hóa học của chuỗi phản ứng tạo thành nitric acid từ đã cho rằng trong không khí N₂ → NO → NO₂ → HNO₃

Đáp án chuẩn:

(1) N₂+ O₂ ⇄ 2NO (t^o/tia lửa điện)

(2) 2NO + O₂→ 2NO₂

(3) 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Bài 4: Quan sát hình 5.3, hãy nêu một số tác hại của mưa acid 

Đáp án chuẩn:

• Làm xói mòn bề mặt các công trình kiến trúc.
• Ảnh hưởng lớn đến cây trồng.
• Ảnh hưởng xấu đến các loài sinh vật,...

2. NITRIC ACID 

Bài 1: Quan sát hình 5.4 a cho biết liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong phân tử HNO₃ thuộc loại liên kết gì. Xác định số oxi hóa của nitrogen trong HNO₃. Dự đoán vai trò của HNO₃ trong phản ứng oxi hóa - khử  

Đáp án chuẩn:

Liên kết cộng hoá trị phân cực

HNO₃, N có số oxi hóa +5 → chất oxi hoá mạnh

Bài 2: Tại sao phải bảo quản nitric acid trong lọ tối màu.

Đáp án chuẩn:

Do HNO₃ là một acid kém bền.Trong điều kiện thường, có ánh sáng dung dịch acid đặc bị phân hủy. 

Bài 3: Hãy tìm hiểu và cho biết HNO₃ được ứng dụng vào những lĩnh vực nào trong đời sống và sản xuất.

Đáp án chuẩn:

- Trong công nghiệp sản xuất vũ khí 

- Trong nông nghiệp: sản xuất phân bón

- Trong công nghiệp: sản xuất thuốc nhuộm, dệt vải, ...

Bài 4: Viết phương trình hóa học của các phân tử khi cho cho dung dịch HNO₃ tác dụng với CuO, Ca(OH)₂, CaCO₃ các phản ứng này có phải phản ứng oxi hóa - khử không? Giải thích

Đáp án chuẩn:

CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O 

Không phải phản ứng oxi hóa - khử, do không có sự tthay đổi số oxi hoá

3. HIỆN TƯỢNG PHÚ DƯỠNG

Bài 1: Hãy cho biết dấu hiệu nhận biết hiện tượng phú dưỡng 

Đáp án chuẩn:

Nước ao ám màu xanh của tảo phát triển.

Bài 2: Hãy nêu một số phương pháp hạn chế hiện tượng phú dưỡng 

Đáp án chuẩn:

• Xây dựng hầm Biogas xử lý nước thải
• Tạo điều kiện để nước trong kênh rạch, ao, hồ được lưu thông.
• Xử lí nước thải trước khi cho chảy vào kênh rạch, ao, hồ.
• Sử dụng phân bón đúng liều lượng, đúng cách, đúng thời điểm trong năm 

Bài 3: Nước thải chăn nuôi làm một trong các yếu tố gây nên hiện tượng phù dưỡng cho ao hồ. Hãy giải thích điều này

Đáp án chuẩn:

Phân hữu cơ chứa lượng lớn nitrogen và phosphorus thúc đẩy quá trình phú dưỡng diễn ra theo tiến trình nhanh nhất.

BÀI TẬP

Bài 1: Trong công nghiệp, người ta sản xuất nitric acid (HNO₃) từ ammonia theo sơ đồ chuyển hoá sau:

NH₃ →+O2,to,xt NO→+O2NO₂ →+O2,+H2OHNO₃

a) Viết các phương trình hoá học xảy ra.

b) Để điều chế 200 000 tấn nitric acid có nồng độ 60% cần dùng bao nhiêu tấn ammonia? Biết rằng hiệu suất của quá trình sản xuất nitric acid theo sơ đồ trên là 96,2%.

Đáp án chuẩn:

a)

(1) 4NH₃ + 5O₂ →850−900o,Pt → 6H₂O + 4NO

(2) 2NO + O₂ → 2NO₂
(3) 2H₂O + 4NO₂ + O₂ → 4HNO₃

b) 33 660 tấn

Bài 2: Trong thực tế, nhiều nơi nước thải, phân bón hóa học, thuốc trừ sâu chưa qua xử lý được thả trực tiếp vào ao hồ. Trường hợp nào có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng. Giải thích.

Đáp án chuẩn:

Nước thải chưa qua xử lí do chứa lượng lớn nitrogen và phosphorus thúc đẩy quá trình phú dưỡng diễn ra theo tiến trình nhanh nhất.

Bài 3: Khí thải có chứa NO2 góp phần gây gây ra mưa acid và hiện tượng phú dưỡng. Giải thích.

Đáp án chuẩn:

NO₂  hòa tan trong nước mưa sẽ hình thành HNO₃, những hạt acid được hòa lẫn vào nước mưa, làm cho nước mưa có độ pH giảm gây hiện tượng mưa acid.

NO2  có thành phần nitrogen thúc đẩy quá trình phú dưỡng diễn ra nhanh.