Luyện thi Đại học 2013 - Nitơ lí thuyết

LÂM QUANG NG C ĐHXD HÀ N I ĐT : 0983.640.438 Ộ LUY N THI Đ I H C 2013 – NITO LÝ THUY T Ế Ệ

ử

có c u hình electron ấ

ế ộ ơ ạ ả

có kh năng t o ra ba liên k t c ng hoá tr v i nguyên t ỉ khác. ố ợ ng trong h p ươ

ơ ố ố ố oxi hoá âm. có s

ỗ ồ ị

i t d ng phân t nhiên là h n h p c a hai đ ng v và v i t ồ ạ ự ử 2 (N ” N ợ ủ ng v Trái Đ t. D ng t n t ấ ạ 272 : 1. Nit l ơ ớ ỷ ệ do là nh ng phân t hai nguyên t ử ữ chi m ế . ử

là ch t khí, không màu, không mùi, không cháy, hoá l ng 195,8 ấ ậ ấ ơ ỏ ở

oC và hoá r n ắ ở

nh h n không khí (d = 1,2506g/lít đktc), hoà tan r t ít trong n c. ướ ấ ơ ở

nhi t đ r t cao m i phân li thành nguyên ỉ ở ớ

t ử ớ ố

ph n ng v i nhi u nguyên t ử 2 r t b n, ch N ệ ộ ấ ấ ề r t tr , không ph n ng v i các nguyên t ng nit ả ứ ơ ấ ơ t là có ch t xúc tác, nit ả ứ ấ t đ th ệ ộ ườ t đ cao, đ c bi ệ ặ ề ơ ớ ạ kim lo i khác. ố

Ọ Ạ Ọ 1. C u t o nguyên t ấ ạ  Nit ơ 1s22s22p3 Do có 3 e đ c thân nên nit ị ớ ộ  Đ âm đi n c a N là 3, ch nh h n c a F và O, do đó N có s oxi hoá d ỏ ơ ủ ệ ủ ộ này. Còn trong các h p ch t khác, nit ch t v i 2 nguyên t ấ ớ ấ ợ S oxi hoá c a N : 3, 0, +1, +2, +3, +4 và +5. ủ ố i b n t n t  Nit N). ơ ồ ạ ề ở ạ t nit  Nguyên t ơ ự ố 0,01% kh i l ỏ ố ượ 2. Tính ch t v t lý Nit 209,9oC. Nit ẹ ơ 3. Tính ch t hoá h c ọ ấ Vì có liên k t ba nên phân t ế . Do v y nhi ậ ở nhi Ở ệ ộ và phi kim. ụ

2 tác d ng v i H

2. Ph n ng phát nhi

t: a) Tác d ng v i hiđro 400Ở oC, có b t Fe xúc tác, áp su t cao, N ớ ộ ụ ấ ớ ả ứ ệ

N2 + 3H2 2NH3

2 tác d ng v i O

2. Ph n ng thu nhi

t: b) Tác d ng v i oxi ụ oC ho c có tia l a đi n, N 3000Ở ớ ặ ụ ử ớ ả ứ ệ

ệ N2 + O2 NO

nhi t đ th

2 c a không khí t o ra NO

2 màu nâu:

ng, NO hoá h p ngay v i O ợ ủ ớ ạ

Ở ệ ộ ườ 2NO + O2 2NO2 ạ : c) Tác d ng v i kim lo i ụ ớ

2Al + N2 2AlN

ơ ự ế ư ớ

không ph n ng tr c ti p v i halogen, l u huỳnh. ề ả ứ ứ ụ ế

Nit 4. Đi u ch và ng d ng a) Trong công nghi pệ : Hoá l ng không khí, sau đó ch ng c t phân đo n và thu N ư ấ ạ ỏ

2 ở

-196oC.

ệ t phân 1 s mu i amoni. Ví d : ụ ố ố

c dùng đ s n xu t amoniac, axit nitric, phân đ m, t o môi tr ạ ạ ườ ng l nh. ạ

ch y u đ ơ ủ ế ượ ấ ợ ể ả ủ ấ ơ. ọ

b) Trong phòng thí nghi mệ : Nhi NH4NO2 N2 + 2H2O (NH4)2Cr2O7 N2 + Cr2O3 + 4H2O Nit 5. Các h p ch t quan tr ng c a nit a) Amoniac

Phân t i trong không gian d i d ng t di n, góc liên k t là 109

o28' (ba liên

NHử ướ ạ ứ ệ ế

3 t n t ồ ạ k t t o thành b i 3 obitan lai hoá sp ở ế ạ

3 c a N) ủ ế ộ

ự ữ

do làm cho NH phân c c,

3 là phân t

Liên k t gi a N và 3H là liên k t c ng hoá tr có c c, c p e dùng chung l ch v phía N. ặ ị c liên N còn 1 c p electron t ự ặ ề ệ 3 t o đ ạ ượ ự ở ử

ế NHử . Phân t k t hiđro ế

 Tính ch t v t lý NH3 là ch t khí không màu, mùi khai và x c, nh h n không khí, tan nhi u trong H ố

ẹ ơ c có th hoà tan 700 th tích NH ề 3 khí). NH3 hoá l ng 33,6

2O (ở oC, hoá

ướ ể ể ỏ ở

ộ 77,8 20oC, m t th tích n r n ắ ở

ấ ậ ấ ể oC.  Tính ch t hoá h c ọ ấ + Tính bazơ: NH3 là m t baz vì có kh năng nh n proton. ơ ả ộ

NH4 ậ + + OH-

NH3 + H2O ﬁ Kbazơ = 1,8.103 ớ ụ ạ ố

NH4Cl

* NH3 tác d ng v i axit t o thành mu i amoni: NH3 + HCl ﬁ D ng ion: ạ

NH3 + H+ + Cl- ﬁ NH4

3 (khí) và HCl (khí) thì t o thành đám khói tr ng - đó là

ắ

+ + Cl- ạ

ế ự

nh ng tinh th r t nh NH ữ 4Cl. ả ứ ỏ

ồ

3, ZnCl2 t o k t t a hiđroxit không tan trong

N u th c hi n ph n ng gi a NH ệ ữ ể ấ * Dung d ch NH * Dung d ch NH

3 làm xanh quỳ tím, làm h ng phenolphtalein 3 tác d ng v i dung d ch AlCl ị

ụ ớ ế ủ ạ ị ị

NH3 d :ư

+, Cu2+, Ni2+, Hg2+,

+ Đi m đ c bi t c a NH

3 là t o ph c v i m t s ion kim lo i nh Ag ộ ố

Al(OH)3 + NH4Cl ứ ớ ư ạ ặ ệ ủ ạ

t ạ ị ừ ừ ớ

NH3 + AlCl3 + H2O ﬁ ể Cd2+,… ậ ế ủ v i dung d ch mu i c a các kim lo i trên ố ủ th y k t t a (hiđroxit ho c mu i baz ) sau đó k t t a tan vì t o ph c: ứ ế ủ ị ặ ạ

ọ ử

4Cl

ạ

c m t s oxit kim lo i: ộ ố ạ

3 tác d ng t Vì v y, khi cho dung d ch NH ụ ố ơ ấ ZnCl2 + NH3 + H2O ﬁ Zn(OH)2 ﬂ + NH4Cl Zn(OH)2 + NH3 ﬁ [Zn(NH3)4]2+ + 2OH- + Tính khử: NH3 cháy trong oxi cho ng n l a màu vàng: 2NH3 + O2 N2 + 3H2O NH3 cháy trong Cl2 t o khói tr ng NH ắ 2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl và NH3 + HCl NH4Cl NH3 kh đ ử ượ 3CuO + 2NH3 Cu + N2 + H2O + B n thân NH

t phân thành N

2, H2 :

3 có th b nhi ể ị

ệ ả

2NH3 N2 + 3 H2 t phân: + Các mu i amoni d b nhi ễ ị ệ ố

NH4Cl NH3 + HCl NH4HCO3 NH3 + H2O + CO2

NH4HCO3 là b t n , 60

oC đã phân hu , đ

c dùng trong công ngh th c ph m. ộ ở ở ỷ ượ ệ ự ẩ

+ Mu i amoni nitrat b nhi ố ệ ị

t phân theo 2 cách: NH4NO3 N2O + H2O

ế:

3 d a trên ph n ng.

NH4NO3 N2 + O2 + H2O  Đi u chề Đi u ch NH ế ả ứ ự ề

áp su t cao (300  1000 atm), nhi ế ạ ấ ả ứ ở ấ ệ ộ t đ

Mu n ph n ng đ t hi u su t cao c n ti n hành ệ oC) và có b t s t làm xúc tác. ộ ắ

nhiên ho c t

2O.

không khí. khí t ự ặ ừ ả s n ph m c a ph n ng gi a cacbon và H ả ứ ủ ữ ẩ

Ứ

3, các mu i amoni (NH

4Cl, NH4NO3), đi u ch xôđa…

ế ố ề ế

ể ề ủ ơ.

N2 + 3 H2 2NH3 ố ầ v a ph i (400 ả ừ Khí N2 l y t ấ ừ Khí H2 l y t ấ ừ  ng d ng ụ : NH3 dùng đ đi u ch axit HNO b) Các oxit c a nit Nit t o v i oxi 5 lo i oxit: ơ ạ ạ

ớ N2O, NO, N2O3, NO2 và N2O5.

ố

c. ế ự ế ượ ề ỉ

S oxi hoá: +1, +2, +3, +4, và +5. Ch có NO và NO  NO2 : khí không màu, mùi d ch u, h i có v ng t. N

2O không tác d ng v i oxi.

500

oC

2 đi u ch tr c ti p đ ơ

ễ ị ọ ị ụ ớ ở

b phân hu thành N ỷ ị

2 và O2. N2O N2 + O2

 NO: khí không màu, đ trong không khí ph n ng v i oxi t o thành NO

2 màu nâu.

ả ứ ể ạ ớ

NO2

NO + O2 ﬁ ị ấ ộ ằ

s mol NO

2 và N2O4. T l

ỷ ệ ố ộ 2 : N2O4 ph thu c ụ  NO2: khí màu nâu, r t đ c, b đime hoá theo cân b ng. 2NO2 N2O4 ồ ạ ỗ ệ i h n h p NO ợ

2

đi u ki n th t đ . Trên 100 nhi

2O cho h n h p hai axit:

ụ ớ ỗ ợ

ng, t n t ườ Ở ề oC ch có NO ệ ộ ỉ NO2 là oxit axit h n h p. Khi tác d ng v i H ỗ ợ 2NO2 + H2O ﬁ HNO3 + HNO2

và

Khi tác d ng v i ki m đ 3HNO2 ﬁ ớ ụ HNO3 + NO + H2O ợ ề ồ ố

ượ ỗ 2NO2 + 2NaOH ﬁ

Các oxit NO và NO2 th hi n tính oxi hoá khi tác d ng v i ch t kh m nh: ử ạ ể ệ ấ ớ

c h n h p g m mu i nitrat và mu i nitrit. ố NaNO2 + NaNO3 + H2O ụ SO3 + NO

NO2 + SO2 ﬁ NO + H2S ﬁ

Và th hi n tính kh khi g p ch t oxi hoá m nh nh Cl ặ ể ệ ư 2, Br2, O3, KMNO4… ử S2 + N2 + H2O ạ

2NOCl ( Nitrozyl clorua )

ấ 2NO + Cl2 ﬁ 2NO + O3 ﬁ N2O5 + O2

2

i trong dung d ch loãng. Khi đ c ho c nóng d b phân c) Axit nitr HNO Là axit y u, kém b n, ch t n t ế ỉ ồ ạ ề ễ ị ặ ặ ị

hu . ỷ

3HNO2 ﬁ HNO3 + NO + H2O

HNO2 và mu i nitrit v a có tính oxi hoá v a có tính kh : ử ừ ừ ố

N+2 ( NO )

N+5

N+3 +1e ﬁ N+3 - 2e ﬁ d) Axit nitric HNO3

HNO ặ ử

chung), còn s oxi hoá c a N là +5 (v hình th c N có hoá tr V).

3 có m t ộ liên k t cho - nh n ế ề

ậ và hoá tr c a N là IV (4 c p e dùng ứ ị ủ ị ủ

: Trong phân t ố ấ ậ

oC.

ở ắ ở ấ ỏ

oC, hoá r n 2, O2 và H2O nên dung d ch HNO

 Tính ch t v t lý Axit nitric nguyên ch t là ch t l ng không màu, sôi HNO3 d b phân hu ngoài ánh sáng thành NO 41 ị

3 đ c cóặ

ẫ

ả ấ ỏ

ấ ỷ ễ ị màu vàng (vì có l n NO 2) HNO3 đ c gây b ng, làm vàng da, phá h ng v i, gi y. ỏ ặ ọ :  Tính ch t hoá h c ấ * Tính axit: Là axit m nh, phân li hoàn toàn. ạ

-

HNO3 ﬁ H+ + NO3

ớ ầ ừ ế

ạ +4, N+2, N+1, No và N-3 tuỳ thu c vào * Tính oxi hoá: Là ch t oxi hoá manh, tác d ng v i h u h t các kim lo i (tr vàng và ụ n ng đ axit, ộ ồ ộ

ấ ể ị ử ủ ộ

: Oxi hoá h u h t các kim lo i (tr Au, Pt), s n ph m khí là ạ ừ ế ầ ẩ ả

platin), lúc đó N+5 có th b kh thành N t đ và đ ho t đ ng c a kim lo i ạ . nhi ạ ộ ệ ộ ố ớ axit HNO3 đ c, nóng Đ i v i ặ NO2 màu nâu.

Cu + 4 HNO3 ﬁ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

ộ làm th đ ng hoá Fe và Al ụ ộ

ừ ả ạ ầ

4NO3. Khi axit càng loãng, ch t kh càng m nh thì N

ố ớ axit HNO3 loãng: Oxi hoá h u h t các kim lo i (tr Au, Pt), s n ph m khí là NO, ẩ +5 (trong HNO3) b kh v ử ị ử ề ế ấ ạ

HNO3 đ c, ngu i ặ Đ i v i N2O ho c NHặ s oxi hoá càng th p. ố ấ

Ví dụ:

3 và HCl có t

mol 1HNO

3 + 3HCl g i là n

H n h p dung d ch đ m đ c c a HNO 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O l ỷ ệ ọ ướ c 30HNO3 + 8Al ﬁ ị ợ

, hoà tan đ ỗ ng toan

AuCl3 + NO + 2H2O

ề ư

c nhi u phi kim nh C, Si, P, S: ượ CO2 + NO2 + H2O

ặ ủ ậ c c c Au và Pt. ườ ượ ả HNO3 + 3HCl + Au ﬁ Axit HNO3 cũng oxi hoá đ HNO3 + C ﬁ 3: ề

ﬁ

3, ng

ể ấ

3 và O2:

3 t

 Đi u ch axit HNO ế * Trong phòng thí nghi m ệ KNO3 + H2SO4 ( đ c ) Đ thu HNO ườ ư * Trong công nghi p, s n xu t HNO ệ ấ HNO3 + KHSO4 ặ i ta ch ng c t dung d ch trong chân không. ị NHừ ả

Ứ

 ng d ng ụ : HNO3 là nguyên li u c b n đ đi u ch mu i nitrat, phân bón, ch t n , nhiên li u tên ể ề ấ ổ ệ ế ố

ệ ơ ả l a, các h p ch t nitro, amin. ử ấ ợ

ễ e) Mu i nitrat ố  Tính tan: T t c các mu i nitrat đ u d tan trong H ố

2O, là nh ng ch t đi n li m nh. ấ

ữ ệ ạ

-

t đ cao. Tuỳ thu c ion kim ấ ả KNO3 ﬁ t ỷ ệ ộ ề ở ố ộ

nhi ạ ợ ỷ ạ ữ ấ ị

2)

ả

t phân mu i nitrat c a kim lo i m nh c Mg trong dãy Bêkêtôp) ạ (đ ng tr ứ ướ ủ ạ ố

2

ề K+ + NO3  Phân hu nhi ệ : T t c các mu i nitrat đ u không b n ấ ả ề lo i có trong mu i, các nitrat b phân hu t o thành nh ng lo i h p ch t khác nhau (nh ng ư ố ạ i phóng O đ u ph i gi ả ề * Nhi ệ Mu i Nitrat ( K , Ca , Na , Ba ) Nitrit ( K , Ca , Na , Ba ) + O ố Ca(NO3)2 Ca(NO2)2 + O2

ﬁ Cu) t phân mu i nitrat c a kim lo i trung bình ủ ạ (T Mg ừ ệ

* Nhi ố ﬁ Cu ) Mu i Nitrat ( Mg ố Cu ) + NO2 + O2 Oxit ( Mg ﬁ

Cu( NO3)2

ệ ạ ế (sau Cu)

2 + O2

CuO + NO2 + O2 t phân mu i nitrat c a kim lo i y u * Nhi ủ ố Mu i Nitrat c a kim lo i đ ng sau Cu kim lo i + NO ố ạ ứ ủ AgNO3 ạ Ag + NO2 + O2

Ứ ụ

: dùng làm phân bón, thu c n .  ng d ng c a mu i nitrat ố ổ ố ủ Kali nitrat dùng đ ch t o thu c n đen (thu c n có khói). Thành ph n thu c n đen : ể ế ạ ố ổ ố ổ ầ

75% KNO3, 10% S, 15% C. Khi h n h p n , x y ra ph n ng. ổ ả ả ứ ố ổ ợ ỗ

2KNO3 + S + 3C K2S + N2 + 3CO2  Nh n bi ế ậ Đ nh n bi ng axit (ví d H t ion ế ể ậ