Giải SGK Hóa 11 CTST Bài 4: Ammonia và một số hợp chất ammonium có đáp án

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

- Tính chất hoá học: Ammonia thể hiện tính khử và tính base trong các phản ứng hoá học.

Ví dụ:

+ Tính khử: $2\stackrel{-3}{N}{H}_3+\text{ 3}\stackrel{+2}{Cu}O\to \text{ 3}\stackrel{0}{Cu}+{\stackrel{0}{N}}_2+\text{ 3}{H}_{2}O$

+ Tính base:

- Ứng dụng của ammonia: Ammonia được sử dụng để sản xuất nitric acid, các loại phân đạm. Ammonia còn được sử dụng làm chất làm lạnh, làm dung môi và nhiều ứng dụng quan trọng khác trong đời sống và sản xuất.

- Phân tử NH₃ có cấu trúc chóp tam giác, với nguyên tử nitrogen ở đỉnh, đáy là một tam giác mà đỉnh là 3 nguyên tử hydrogen.

- Do có thể tạo được liên kết hydrogen với nước nên ammonia tan rất nhiều trong nước.

- Trong phân tử NH₃, nitrogen có số oxi hoá là -3, đây là số oxi hoá thấp nhất của nitrogen nên NH₃ có tính khử khi tham gia phản ứng hoá học.

- Giải thích hiện tượng thí nghiệm:

+ Nước pha phenolphthalein sẽ bị hút lên bình chứa khí ammonia và phun thành tia do khí ammonia tan nhiều trong nước (ở điều kiện thường, 1 lít nước có thể hoà tan khoảng 800 lít khí ammonia) làm giảm áp suất trong bình và nước bị hút vào bình.

+ Nước phun thành tia màu hồng do dung dịch ammonia có tính base.

- Không thu khí ammonia bằng phương pháp đẩy nước do ammonia tan tốt trong nước.

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-

NH₃ nhận proton (H⁺) nên đóng vai trò là base.

Do đó có thể nhận biết khí NH₃ bằng giấy quỳ tím ẩm (hiện tượng: giấy quỳ tím ẩm chuyển sang màu xanh).

- Hiện tượng: Có khói trắng xuất hiện.

- Phương pháp nhận biết ammonia bằng dung dịch HCl đặc: Mở nắp hai bình đựng hai dung dịch để cạnh nhau, nếu có khói trắng xuất hiện Þ bình hoá chất cần nhận biết là ammonia.

Phương trình hoá học: NH₃ + HCl → NH₄Cl.

N₂(g) + 3H₂(g) $\stackrel{t^{o}C,xt,p}{\rightleftharpoons }$ 2NH₃(g)               ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-91,8kJ$

- ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-91,8kJ<0$ phản ứng thuận toả nhiệt. Tuy nhiên, khi thực hiện phản ứng ở nhiệt độ quá thấp thì tốc độ của phản ứng nhỏ, phản ứng diễn ra chậm. Thực tế, người ta đã chọn nhiệt độ phù hợp, khoảng 380 ^oC – 450 ^oC.

- Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí tức chiều thuận. Do đó phản ứng tổng hợp ammonia diễn ra ở áp suất cao, trong thực tế phản ứng này diễn ra ở 200 bar mà không thực hiện ở áp suất cao hơn. Điều này được giải thích như sau:

Khi thực hiện ở áp suất cao sẽ thu được nồng độ NH₃ tại thời điểm cân bằng lớn, tuy nhiên khi tăng áp suất thì sự tăng nồng độ NH₃ không tăng nhanh chỉ tăng chậm. Ngoài ra, khi tăng áp suất thì tiêu tốn năng lượng và yêu cầu thiết bị phải chịu được áp suất cao, do đó phải tính toán chính xác khi tăng áp suất để mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Thực tế chứng minh quá trình sản xuất NH₃ được thực hiện ở áp suất 150 – 200 bar đem lại hiệu quả cao nhất.