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?

Giải nhanh:

- Những hợp chất với oxygen là NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅,...

- Khí NO được tạo thành trong không khí ở nhiệt độ cao.

- Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp với O₂ tạo thành NO₂

+ Các chất N₂O, N₂O₃, N₂O₅ không điều chế được trực tiếp từ phản ứng giữa nitrogen và oxygen.

1. CÁC OXIDE CỦA NITROGEN - HIỆN TƯỢNG MƯA ACID

Thảo luận 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.

Giải nhanh:

- Trong tự nhiên: hiện tượng sấm sét.

- Trong đời sống: hoạt động của các phương tiện giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu,…

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

Giải nhanh:

Quá trình đốt sản sinh ra các khí độc hại như: SO₂ và NO₂. Dưới xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi các khí này bị oxi hoá, hoà tan trong nước mưa rơi xuống mặt đất, ao hồ tạo thành hiện tượng mưa acid.

Thảo luận 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

Giải nhanh:

(1) N₂+ O₂ ⇄ 2NO (t^o/tia lửa điện)

(2) 2NO + O₂→ 2NO₂

(3) 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

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

Giải nhanh:

- 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 

Thảo luận 5: Quan sát hình 5.4a 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.

Giải nhanh:

- Thuộc liên kết cộng hoá trị phân cực.

- Số oxi hóa là +5.

- Dự đoán: HNO₃ là một chất oxi hoá mạnh.

Thảo luận 6: Tại sao phải bảo quản nitric acid trong lọ tối màu.

Giải nhanh:

Vì nitric acid tinh khiết kém bền, bị phân huỷ một phần giải phóng khí nitrogen dioxide ngay ở điều kiện thường khi có ánh sáng

Thảo luận 7: Hãy tìm hiểu và cho biết HNO₃ được ứng dụng vào những lĩnh vực nào trong đời sống và sản xuất.

Giải nhanh:

- Sản xuất thuốc nổ.

- Sản xuất phân bón.

- Sản xuất thuốc nhuộm vải.

 Luyện tập: 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

Giải nhanh:

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 vì không có sự thay đổi số oxi hoá.

3. HIỆN TƯỢNG PHÚ DƯỠNG

Thảo luận 8: Hãy cho biết dấu hiệu nhận biết hiện tượng phú dưỡng 

Giải nhanh:

Dấu hiệu: nước ao ám màu xanh của tảo phát triển.

Thảo luận 9: Hãy nêu một số phương pháp hạn chế hiện tượng phú dưỡng 

Giải nhanh:

- 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.

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

Giải nhanh:

Do nước thải chăn nuôi là nguồn thải giàu chất hữu cơ nhất mà hân 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 NO NO₂ HNO₃

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%.

Giải nhanh:

a)  4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O

2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃.

b) Khối lương amoniac cần dùng là: m = 33660 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.

Giải nhanh:

Có gây ra hiện tượng phú dưỡng vì nước thải, phân bón hoá học chứa nhiều các nguyên tố dinh dưỡng như nitrogen, phosphorus.

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

Giải nhanh:

- Dưới xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi.. NO₂ bị oxi hoá, sau đó hoà tan trong nước mưa rơi xuống mặt đất tạo thành hiện tượng mưa acid.

PTHH: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

- Trong HNO₃ có chứa nitrogen cũng góp phần gây nên hiện tượng phú dưỡng.