BÀI 4: AMMONIA VÀ MỘT SỐ HỢP CHẤT AMMONIUM

KHỞI ĐỘNG

Ammonia là một hợp chất của hydrogen và nitrogen, có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Ammonia có những tính chất nào?

Giải nhanh:

- Tính chất vật lí: chất khí, không màu, mùi khai, xốc, nhẹ hơn không khí, tan nhiều trong nước.

- Tính chất hoá học: thể hiện tính khử và tính base.

- Ứng dụng: sản xuất nitric acid, các loại phân đạm, làm chất làm lạnh, làm dung môi,...

1. CẤU TẠO PHÂN TỬ AMMONIA

Thảo luận 1: Quan sát hình 4.1, mô tả cấu tạo của phân tử ammonia. Dự đoán tính tan (trong nước) và tính oxi hóa - khử của ammonia. Giải thích

Giải nhanh:

- Có cấu trúc hình chóp với nguyên tử N ở đỉnh liên kết cộng hóa trị với 3 nguyên tử H ở đáy.

- Ammonia tan nhiều trong nước vì có thể tạo được liên kết với hydrogen.

- Ammonia có tính khử vì số oxi hóa của N là -3, đây là số oxi hóa thấp nhất của N.

2.TÍNH CHẤT CỦA AMMONIA

Thảo luận 2: Quan sát hình 4.2 giải thích hiện tượng thí nghiệm từ đó cho biết tại sao không thu khí ammonia bằng phương pháp đẩy nước?

Giải nhanh:

- Giải thích: ammonia tan nhiều trong nước làm giảm áp suất trong bình khiến nước phun lên trong ống thuỷ tinh thành dòng. Ammonia tan trong nước tạo thành dung dịch có tính base làm cho phenolphtalein không màu chuyển thành màu hồng.

- Vì ammonia tan nhiều trong nước.

Thảo luận 3: Tính tỉ khối của NH₃ so với không khí. Từ kết quả đó hãy giải thích vì sao có thể thu khí NH₃ bằng phương pháp để không khí (úp ngược bình)

Giải nhanh:

- Tỉ khối của NH₃ so với không khí d_NH3/kk = 17 : 29 < 1

- Vì NH₃ nhẹ hơn không.

Thảo luận 4: Từ sự kết hợp giữa NH₃ và nước. nhận xét tính acid - base của NH₃ trong dung dịch. Nêu cách nhận biết khí NH₃ bằng quỳ tím. Giải thích

Giải nhanh:

- Nhận xét: NH₃ đóng vai trò là base.

- Hòa tan khí NH₃ vào nước thu được dung dịch làm quỳ tím chuyển xanh.

Thảo luận 5: Chuẩn bị hai đầu đũa thủy tinh quần bông. Đũa nhúng vào dung dịch HCl đặc vào dung dịch và NH₃ đặc, sau đó đưa lại gần nhau (Hình 4.3). Quan sát và nêu hiện tượng xảy ra từ đó đề xuất phương pháp nhận biết ammonia bằng dung dịch HCl đặc.

Giải nhanh:

- Hiện tương: xuất hiện khói trắng

- Phương pháp: nhúng hai đầu đũa thuỷ tinh quấn bông vào dung dịch HCl đặc và NH₃ đặc, sau đó đưa lại gần nhau.

PTHH: NH₃ + HCl → NH₄Cl.

Thảo luận 6: Cho biết ammonia thể hiện tính chất gì trong phản ứng với acid và oxygen.

Giải nhanh:

- Trong phản ứng với acid: thể hiện tính base

NH₃ + HCl → NH₄Cl

- Trong phản ứng với oxygen: thể hiện tính khử

NH₃ + O₂ → NO + H₂O (xt: Pt, t^o)

NH₃+O₂ → N₂+H₂O (t^o)

3. TỔNG HỢP AMMONIA

Thảo luận 7: Dựa vào nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, hãy cho biết để tăng hiệu suất phản ứng tổng hợp NH₃, cần điều chỉnh nhiệt độ và áp suất như thế nào. Điều đó có gây trở ngại gì cho phản ứng tổng hợp NH₃ trên thực tế hay không? Vì sao.

Giải nhanh:

- Để tăng hiệu suất phản ứng ta cần tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

- Tuy nhiên, trên thực tế nếu thực hiện các điều kiện trên sẽ gây trở ngại cho phân ứng tổng hợp NH₃ vì khi nhiệt độ quả thấp thì phản ứng xảy ra rất chậm và khi áp suất quá cao thì đời hỏi thiết bị cổng kềnh, phức tạp.

4. MUỐI AMMONIUM

Thảo luận 8: Quan sát hình 4.5, cho biết trạng thái màu sắc của muối ammonium chloride và đặc tính liên kết của phân tử.

Giải nhanh:

Trạng thái: chất rắn, màu trắng và phân tử có liên kết ion giữa NH₄+ và Cl-

Thảo luận 9: Quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích. Viết phương trình hóa học khi cho NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄ tác dụng với dung dịch NaOH.

Giải nhanh:

- Hiện tượng: có khí mùi khai thoát ra và làm xanh quỳ tím.

- Giải thích: Khí thoát ra là NH₃. Khi gặp quỳ tím ẩm thì làm xanh quỳ tím.

PTHH: NH₄Cl + NaOH → NH₃ ↑+ H₂O + NaCl

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃ ↑ + H₂O

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

Thảo luận 10: Đun nóng NH₄Cl hình 4.6 thấy có hiện tượng khói trắng trong ống nghiệm. Giải thích.

Giải nhanh:

Do NH₄Cl bị phân huỷ tạo ra NH₃ và HCl.

PTHH: NH₄Cl(s) NH₃(g) + HCl(g).

Luyện tập: Viết phương trình hóa học khi cho dung dung dịch (NH₄)₂CO₃ tác dụng với các dung dịch KOH, HCl, Ba(OH)₂, CaCl₂

Giải nhanh:

 (NH₄)₂CO₃ + 2KOH →  2H₂O + K₂CO₃ + 2NH₃

(NH₄)₂CO₃ + 2HCl →  2NH₄Cl + CO₂ + H₂O.

(NH₄)₂CO₃ + Ba(OH)₂ → 2NH₃ + BaCO₃↓+ 2H₂O

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → CaCO₃ ↓ + 2NH₄Cl 

Vận dụng: NH₄HCO₃ là một trong những chất dùng làm bột nở trong sản xuất bánh bao. Giải thích

Giải nhanh:

Vì khi nướng bánh, NH₄HCO₃ phân hủy thành các chất khí và hơi thoát ra nên làm cho bánh xốp và nở.

PTHH: NH₄HCO_3(r) → NH₃↑ + CO₂↑  +  H₂O↑

5. ỨNG DỤNG

Thảo luận 11: Tìm hiểu thông tin và nêu một số ứng dụng của ammonia trong đời sống và sản xuất 

Giải nhanh:

Dùng để sản xuất nitric acid, các loại phân đạm, làm chất làm lạnh, làm dung môi,...

Vận dụng: Hãy giải thích vì sao các loại phân bón như: NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄ không thích hợp bón cho đất chua.

Giải nhanh: 

Do ion NH₄⁺ bị thuỷ phân sinh ra H⁺ làm tăng độ chua của đất.

NH₄⁺ + H₂O → NH₃ + H₃O⁺

BÀI TẬP

Bài 1: Liên kết hóa học trong phân tử NH₃ là liên kết

A. cộng hóa trị phân cực.                    B. ion.

C. cộng hóa trị không phân cực.        D. kim loại.

Giải nhanh:

Chọn A.

Bài 2: Có thể nhận biết muối ammonium bằng cách cho muối tác dụng với dung dịch kiềm thấy thoát ra một khí khí đó là

A. NH₃.                    B. H₂.           C. NO₂.            D. NO. 

Giải nhanh:

Chọn A.

Bài 3: Khi thải rác thải sinh hoạt chứa một lượng lớn ion ammonium vào ao, hồ sẽ sinh ra quá trình oxi hóa ammonium thành ion nitrate dưới tác dụng của vi khuẩn. Quá trình này làm giảm oxygen hòa tan trong nước, gây ngạt cho sinh vật sống dưới nước. Người ta phải xử lý nguồn nước gây ô nhiễm đó bằng cách chuyển ion ammonium thành ammonia, rồi chuyển tiếp thành nitrogen không độc. Hãy đề xuất một số hóa chất thực hiện quá trình trên. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

- Một số hoá chất: Ca(OH)₂; O₂…

- PTHH: NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O

4NH₃ + 3O₂ 2N₂ + 6H₂O.

Bài 4: Cho cân bằng hoá học:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)   ΔrHo298 = - 92kJ

Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào (có giải thích) khi:

a) tăng nhiệt độ.

b) tách ammonia ra khỏi hỗn hợp phản ứng.

c) giảm thể tích của hệ phản ứng.

Giải nhanh:

a) Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

b) Cân bằng xảy ra theo chiều thuận.

c) Cân bằng xảy ra theo chiều thuận.

Bài 5: Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra khi cho dung dịch (NH₄)₂SO₄ tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch Ba(OH)₂, dung dịch BaCl₂, dung dịch Ba(NO₃)₂.

Giải nhanh:

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

Ba(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄ → 2H₂O + 2NH₃↑ + BaSO₄↓

BaCl₂ + (NH₄)₂SO₄ → 2NH₄Cl + BaSO₄↓