Viết các phương trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá (nhóm Nitơ)

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Viết các phương trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá (nhóm Nitơ), nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.

Nội dung bài viết Viết các phương trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá (nhóm Nitơ):
DẠNG 1. VIẾT CÁC PHƯƠNG TRÌNH HOÁ HỌC THEO SƠ ĐỒ CHUYỂN HOÁ. Phương pháp: Nắm vững cấu tạo, tính chất, điều chế của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng. 1. Nitơ (N2) Tuỳ thuộc vào bản chất phản ứng mà nitơ thể hiện tính oxi hoá hay tính khử. Tuy nhiên, tính oxi hoá vẫn trội hơn tính khử. a) Tính oxi hóa: Tác dụng với hiđro: Ở nhiệt độ cao (trên 4000C), áp suất cao và có chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hiđro tạo ra khí amoniac. N2 + 3H2 = 2NH3. Tác dụng với kim loại: Ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng với liti: 6Li + N2 = 2Li3N (Liti nitrua).
Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với một số kim loại như Ca, Mg, Al, … 6Mg + N2 (600°C) = 2Mg3N (Magie nitrua); 2Al + N2 = 2AlN (Nhôm nitrua) b) Tính khử Ở nhiệt độ cao khoảng 3000C (hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi tạo ra khí NO: N2 + 02 = 2NO. Khí NO không màu kết hợp ngay với oxi trong không khí tạo ra nitơ đioxit (NO2) màu nâu: 2NO + O2 = 2NO2. Các oxit khác của nitơ như N2O, N2O3, N2O5 không điều chế được từ phản ứng trực tiếp giữa nitơ và oxi.
c) Điều chế: Trong phòng thí nghiệm: NaNO2 + NH4Cl → NaCl + N2 + 2H2O; NH4NO2 = N2 + 2H2O. Trong công nghiệp: Trong công nghiệp người ta hóa lỏng không khí sau đó tách N2 ra khỏi O2 bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. 2. Amoniac, NH3: Tính bazơ yếu: – Tác dụng với H2O: NH3 + H2O = NH4+ + OH- (25°C). Dung dịch NH3 có tính bazơ yếu, làm phenolphtalein từ không màu chuyển sang màu đỏ tím, quỳ tím chuyển sang màu xanh. – Tác dụng với axit: NH3 phản ứng với axit cho muối amoni: NH3 + H+ = NH4+; NH3 (k) + HCl (k) = NH4Cl (r) (dùng để nhận biết khí NH3 và HCl) (khói trắng) – Dung dịch NH3 có khả năng làm kết tủa nhiều hiđroxit kim loại khi tác dụng với dung dịch muối của chúng.
Khả năng tạo phức: Dung dịch NH3 có khả năng hòa tan hiđroxit hay muối ít tan của một số kim loại như Ag, Cu, Zn … tạo thành các dung dịch phức chất. Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- (màu xanh thẫm); AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-. Phản ứng thế: – Trong phân tử NH3 có thể thay thế 1 2 hoặc cả 3 nguyên tử H bằng kim loại kiềm: NH3 + Na (300°C) → NaNH2 + 1/2H2. – Ở nhiệt độ cao, rất nhiều kim loại tạo được muối nitrua với amoniac d) Điều chế Trong phòng thí nghiệm: – Đun nhẹ dung dịch NH3 đặc 25% – Cho dung dịch kiềm tác dụng với muối amoni: Ca(OH)2 + 2NH4Cl = CaCl2 + 2NH3 + 2H2O – Thủy phân muối nitrua: AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3. Trong công nghiệp: Tổng hợp từ N2 và H2 theo phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3.
1. Trên thực tế nồng độ của dung dịch HNO3 thay đổi trong quá trình xây ra phản ứng nên khi cho một kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 có thể tạo ra nhiều sản phẩm khử khác nhau. 2. Một số kim loại hoạt động vừa như Al, Cr, Fe bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội. 3. Nước cường thủy hòa tan được Au, Pt (không hòa tan được Ag do tạo AgCl không tan). Tác dụng với phi kim: Khi đun nóng, HNO3 oxi hóa được nhiều phi kim như C, P, S … Khi đó, các phi kim bị oxi hóa đến mức cao nhất, còn HNO3 bị khử đến NO2 hoặc NO tùy theo nồng độ của axit.
Nhiệt phân hỗn hợp muối nitrat và kim loại thì oxi sinh ra có thể tác dụng với kim loại tạo oxit. Thí dụ : Nhiệt phân hỗn hợp NaNO3 + Cu. O2 sinh ra phản ứng với Cu tạo CuO. Nhận biết ion nitrat: Trong môi trường trung tính, ion NO3- không có tính oxi hoá. Khi có mặt H+ thì NO3- có tính oxi hoá mạnh như HNO3. Vì vậy để nhận ra ion NO3- người ta đun nóng nhẹ dung dịch chứa NO3- với đồng kim loại và H2SO4 loãng. Phản ứng tạo dung dịch màu xanh và khí màu nâu đỏ thoát ra. 7. Photpho: Khi tham gia phản ứng hoá học, số oxi hoá của photpho có thể tăng từ 0 đến +3 hoặc +5, có thể giảm từ 0 đến -3, nên photpho thể hiện tính khử và tính oxi hoá.
Tính oxi hoá: Photpho chỉ thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với một số kim loại hoạt động, tạo ra photphua kim loại. 3Ca + 2P → Ca3P2 canxi photphua. Tính khử: Photpho thể hiện tính khử khi tác dụng với các phi kim hoạt động như oxi, halogen, lưu huỳnh … cũng như với các chất oxi hoá mạnh khác. 4P + 3O2 = 2P2O3 (thiếu O2); 4P + 5O2 = 2P2O5 (dư O2); 2P + 3Cl2 = 2PCl3 (thiếu Cl2). Điều chế photpho: Trong công nghiệp, photpho được sản xuất bằng cách nung nóng chảy khoáng chất photphat canxi với SiO2 và than.
8. Axit photphoric 9. Muối photphat, PO3-: Phân loại Axit photphoric tạo ra ba loại muối: – Muối photphat trung hoà – Muối đihiđrophotphat – Muối hiđrophotphat. Tính chất của muối photphat – Tính tan : Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước. Trong số các muối hiđrophotphat và photphat trung hoà chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, còn muối của các kim loại khác đều không tan hoặc ít tan trong nước. – Phản ứng thuỷ phân : Các muối photphat tan bị thuỷ phân trong dung dịch. Do đó, dung dịch Na3PO4 có môi trường kiềm, làm quỳ tím hoá xanh. Nhận biết ion photphat Dùng dung dịch AgNO3 là thuốc thử. (màu vàng).