Giải SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4: Ammonia và một số hợp chất ammonium - Giải SGK Hóa học 11 - Chân trời sáng tạo

Mở đầu SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 24): 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?

Trả lời:

- Ammonialà chất khí không màu, có mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí, tan rất nhiều trong nước.

- Ammonia có tính base yếu, tính khử mạnh.

1. Cấu tạo phân tử của ammonia

Câu hỏi 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 24): Quan sát Hình 4.1, mô tả cấu tạo phân tử ammonia. Dự đoán tính tan (trong nước) và tính oxi hóa – khử của ammonia. Giải thích.

Trả lời:

- Phân tử ammonium có dạng hình chóp tam giác, được cấu tạo bởi 3 liên kết cộng hóa trị phân cực N – H. Trên nguyên tử N còn 1 cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

- Các liên kết NH₃ là liên kết cộng hoá trị phân cực nên các phân tử ammonia dễ tạo liên kết hydrogen với nhau và với phân tử nước. Vì tạo được liên kết hydrogen với nước nên ammonia tan rất nhiều trong nước.

- Số oxi hóa của N trong NH₃ là -3. Đây là số oxi hóa thấp nhất của N nên trong các phản ứng oxi hóa khử, ammonia đóng vai trò là chất khử.

2. Tính chất của ammonia

a. Tính chất vật lí

Câu hỏi 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 25): 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.

Trả lời:

- 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.

Câu hỏi 3 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 25): 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)

Trả lời:

d_NH3/kk = 17 : 29 < 1

Vậy NH₃ nhẹ hơn không khí --> có thể thu được bằng phương pháp để không khí (úp ngược bình).

b. Tính chất hóa học

Câu hỏi 4 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 25): Từ sự kết hợp giữa NH₃ với nước, nhận xét tính acid — base của NH₃ trong dung dịch. Nêu cách nhận biết khí NH₃ bằng quỳ tím. Giải thích

Trả lời:

- Khi tan trong nước, ammonia nhận thêm H⁺ từ nước, do đó ammonia có tính base.

NH₃ + H₂O $\rightleftharpoons$ $NH_{4}^{+}+OH^{-}$

Câu hỏi 5 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 25): Chuẩn bị hai đầu đũa thuỷ tinh quấn bông. Đũa 1 nhúng vào dung dịch HCl đặc, đũa 2 nhúng vào dung dịch 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.

Trả lời:

- 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.

Câu hỏi 6 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 26): Cho biết Ammonia thể hiện tính chất gì trong phản ứng với acid và oxygen

Trả lời:

Trong phản ứng với acid: Ammonia thể hiện tính base

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Trong phản ứng với oxygen: Ammonia thể hiện tính khử

NH₃ + O₂ → NO + H₂O (xt: Pt, t^o)

NH₃+O₂→ N₂+H₂O (t^o)

3. Tổng hợp ammonia

Câu hỏi 7 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 26): Dựa vào nguyên lí 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?

Trả lời:

$N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$ $\Delta _{r}H_{298}^{0}=-92kJ$

4. Muối ammonium

a. Tính chất vật lí

Câu hỏi 8 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 27): Quan sát Hình 4.5, cho biết trạng thái, màu sắc của muối ammonium chloride và đặc tính liên kết của phân tử.

Trả lời:

- Muối ammonium là những chất tinh thể ion, không có màu.

- Muối ammonium đều được tạo bởi cation ammonium (NH₄⁺) và anion gốc acid.

b. Tính chất hóa học

Câu hỏi 9 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 27): 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.

Trả lời:

Hiện tượng: khi đun nóng, sau một thời gian thấy có khí mùi khai thoát ra, đặt mẫu giấy quỳ tím ẩm lên miệng ống nghiệm thì quỳ tím chuyển màu xanh.

Giải thích: Khí thoát ra là NH₃. Khi gặp quỳ tím ẩm, NH₃ kết hợp với nước tạo thành ion OH-, dung dịch này có tính base làm quỳ tím chuyển màu xanh.

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

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃ ↑ + H₂O

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

Câu hỏi 10 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 28): Đun nóng NH₄Cl (Hình 4.6) thấy có hiện tượng khói trắng trong ống nghiệm. Giải thích

Trả lời:

Luyện tập SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 28): Viết phương trình hoá học khi cho dung dịch (NH₄)₂CO₃ tác dụng với các dung dịch KOH, HCl, Ba(OH)₂, CaCl₂.

Lời giải:

Các phương trình hoá học:

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

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

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

(NH₄)₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃↓ + 2NH₄Cl.

Vận dụng SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 28): NH₄HCO₃ là một trong những chất dùng làm bột nở trong sản xuất bánh bao. Giải thích

Lời giải:

- Khi làm bánh bao người ta thường cho ít bột nở NH₄HCO₃ vào bột mì. Khi nướng bánh, NH₄HCO₃ phân hủy thành các chất khí và hơi thoát ra nên làm cho bánh xốp và nở.

NH₄HCO_3(r) → NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O↑

5. Ứng dụng

Câu hỏi 11 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 28): Tìm hiểu thông tin và nêu một số ứng dụng của ammonia trong đời sống và sản xuất.

Trả lời:

Một số ứng dụng của ammonia:

- Dùng trong hệ thống làm lạnh trong công nghiệp.

- Sản xuất nitric acid (HNO₃).

- Sản xuất phân đạm: NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄,… phân urea: (NH₂)₂CO.

- Thuốc nhuộm, chất cọ rửa bông, len và lụa.

- Ngành công nghiệp dầu khí sử dụng ammonia trung hòa các thành phần acid của dầu thô, bảo vệ thiết bị không bị ăn mòn.

- Sử dụng trong ngành công nghiệp khai thác các kim loại như copper, nickel từ quặng

Vận dụng SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): Hãy giải thích vì sao các loại phân bón như NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄ không thích hợp bón cho đất chua.

Lời giải:

Các loại phân bón như NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄ không thích hợp bón cho đất chua do ion NH₄⁺ bị thuỷ phân sinh ra H⁺ làm tăng độ chua của đất.

NH₄⁺ + H₂O → NH₃ + H₃O⁺

Bài tập

Bài tập 1 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): 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.

Đáp án: A

Bài tập 2 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): Có thể nhận biết muối ammonium bằng cách cho muối tác dụng với dung dịch kiềm thấy thoát ra một chất khí. Chất khí đó là

A. NH₃.

B. H₂.

C. NO₂.

D. NO.

Đáp án: A

Bài tập 3 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): Khi thải rác thải sinh hoạt chứa một lượng lớn ion ammonium vào ao, hồ sẽ xảy ra quá trình oxi hoá ammonium thành ion nitrate dưới tác dụng của vi khuẩn. Quá trình này làm giảm oxygen hoà tan trong nước, gây ngạt cho sinh vật sống dưới nước. Người ta phải xử lí 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 hoá chất để thực hiện quá trình trên và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra.

Lời giải:

Một số hoá chất để thực hiện quá trình trên: Ca(OH)₂; O₂…

Phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra:

+ Chuyển ion ammonium thành ammonia:

NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O

+ Chuyển ammonia thành nitrogen:

4NH₃ + 3O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2N₂ + 6H₂O.

Bài tập 4 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): Cho cân bằng hoá học:

N₂(g) + 3H₂(g) $\rightleftharpoons$ 2NH₃(g) $\Delta _{r}H_{298}^{0}=-92kJ$

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.

Lời giải:

a) Phản ứng có $\Delta _{r}H_{298}^{0}$ < 0 => phản ứng tỏa nhiệt, khi tăng nhiệt độ thì phản ứng xảy ra theo phản ứng thu nhiệt (chiều nghịch)

b) Khi tách Ammonia ra khỏi hỗn hợp phản ứng thì cân bằng xảy ra theo chiều làm tăng chất sản phẩm => cân bằng xảy ra theo chiều thuận

c) Giảm thể tích của hệ phản ứng => giảm số phân tử khí => cân bằng chuyển dịch theo tăng số phân tử khí (chiều nghịch).

Bài tập 5 SGK Hóa 11 Chân trời sáng tạo Bài 4 (trang 29): 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.

Lời giải:

Các phương trình hoá học xảy ra:

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

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

(NH4)2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NH4Cl.

(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4↓ + 2NH4NO3.