Bài học một số hợp chất của nitrogen với oxygen

1. Các oxide của nitrogen 

1.1 Công thức và tên gọi 

Oxide của nitrogen sẽ được kí hiệu chung dưới dạng là NO_x, đây là một loại hợp chất rất điển hình gây nên tình trạng ô nhiễm không khí. Hợp chất NOx có trong không khí là N₂O, NO, NO₂, N₂O₄.

1.2 Nguồn gốc phát sinh hợp chất NOx trong không khí 

Bên cạnh tồn tại ở nguồn gốc tự nhiên như trong những núi lửa phun trào, cháy rừng, những cơn mưa dông có kèm theo sấm sét, sự phân huỷ của các hợp chất hữu cơ, thì sự phát sinh NO_x chủ yếu là do hoạt động của con người. Các nguồn gây phát thải NO_x nhân tạo từ hoạt động giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy nhiệt điện và trong đời sống.

Một số nguyên nhân hình thành NO_x trong không khí được thể hiện trong bảng sau:

NOx là một trong những nguyên nhân chính gây ra mưa acid, sương mù quang hóa, hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng, gây thủng tầng ozone và hiện tượng phú dưỡng ngoài sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nặng nề đặc biệt là môi trường không khí.

Hóa học 11 có nhiều chuyên đề kiến thức có thể sẽ xuất hiện trong đề thi tốt nghiệp THPT, chính vì vậy các không nên chủ quan bỏ qua phần kiến thức này. Để đạt điểm cao môn Hóa, hãy đăng ký khóa học DUO 11 để được các thầy cô của vuihoc lên lộ trình ôn tập phù hợp nhé! 

1.3 Mưa acid 

- Nước mưa thông thường sẽ có độ pH rơi vào khoảng 5-6 chủ yếu do có carbon dioxide dễ hoà tan để tạo thành môi trường acid yếu. Khi nước mưa có độ pH nhỏ hơn 5,6 thì được gọi là hiện tượng mưa acid.

- Tác nhân chính gây nên mưa acid là SO₂ và NOx, phát thải chủ yếu là do các hoạt động trong công nghiệp, nhiệt điện, giao thông, khai thác và chế biến nhiên liệu, dầu mỏ…

Với sự xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi, khi SO2 và NOx bị oxi hoá bởi oxygen, ozone, hydrogen peroxide, gốc tự do,... rồi hoà tan vào trong nước, tạo thành sản phẩm là sulfuric acid và nitric acid. Ví dụ:

2SO₂ + O₂ + 2H₂O   2H₂SO₄

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Các giọt acid li ti sau khi tạo thành đã theo mưa sau đó rơi xuống bề mặt Trái Đất.

- Mưa acid có thể gây tác động xấu đi đối với môi trường, con người và sinh vật, rõ rệt nhất là khi nước mưa có giá trị pH nhỏ hơn 4,5. Mưa acid ảnh hưởng rất lớn tới sinh vật, ăn mòn gây hỏng hóc các công trình xây dựng, kiến trúc được làm bằng đá và kim loại,...

2. Một số hợp chất của nitrogen với oxygen: Nitric acid

2.1 Cấu tạo 

Đặc điểm trong cấu tạo của phân tử nitric acid:

- Nguyên tử nitrogen có số oxi hoá là +5, số oxi hoá cao nhất của nitrogen.

- Liên kết O – H là liên kết phân cực mạnh hơn về phía nguyên tử oxygen.

- Liên kết N → O được gọi là liên kết cho – nhận được thể hiện qua mũi tên thay có gạch ngang.

2.2 Tính chất vật lý 

Nitric acid tinh khiết là một chất lỏng, không có màu, có khối lượng riêng D = 1,53 g/mL. Nitric acid nóng chảy ở nhiệt độ -42^oC và sôi ở nhiệt độ 83^oC. Nitric acid có khả năng bốc khói rất mạnh trong không khí có độ ẩm và có khả năng tan vô hạn trong nước.

2.3 Tính chất hóa học 

a) Tính acid

Nitric acid có khả năng cho đi proton, thể hiện được tính chất của một acid Brønsted - Lowry. Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng với mục đích sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng ví dụ như ammonium nitrate, calcium nitrate.

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Ammonium nitrate có thể cung cấp nguyên tố nitrogen ở cả dưới dạng ammonium và dưới dạng nitrate.

b) Tính oxi hoá

Phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh.

Do có tính oxi hoá khá mạnh, nitric acid thường được ứng dụng để phá các mẫu quặng phục vụ trong việc nghiên cứu, xác định hàm lượng được các kim loại trong quặng.

2.4 Ứng dụng của Nitric acid trong đời sống 

a. Ứng dụng nổi bật của nitric acid đặc:

Ở dạng đậm đặc, nitric acid được dùng để sản xuất thuốc nổ trinitrotoluene (TNT), nitroglycerin và thuốc súng không khói cellulose trinitrate. Trong các hợp chất đó, tính oxi hoá của nitric acid được bảo lưu ở các gốc nitrate và tham gia vào phản ứng cháy, nổ.

Nitric acid đặc tạo với hydrochloric acid đặc hỗn hợp có tính oxi hoá mạnh (thường gọi là nước cường toan aqua regia) có khả năng hòa tan vàng, platinum.

Ví dụ: Au + HNO₃ + 3HCl  AuCl₃ + NO + 2H₂O

Phản ứng hòa tan vàng, platinum trong nước cường toan được sử dụng phổ biến ở nhiều phòng

thí nghiệm nghiên cứu.

Sổ tay tổng hợp kiến thức các môn học giúp các em chinh phục điểm thi tốt nghiệp THPT và kỳ thi đánh giá năng lực!!! 

3. Hiện tượng phú dưỡng 

- Nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng chính là do sự dư thừa dinh dưỡng đã cung cấp nguồn thức ăn cực kỳ dồi dào cho sinh vật phù du khiến chúng phát triển mạnh mẽ.

Thông thường, khi hàm lượng của nitrogen ở trong nước (bao gồm ion nitrate, nitrite, ammonium) đạt 300 μg/L và hàm lượng phosphorus (các dạng ion phosphate) đạt 20 μg/L sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng.

- Nguồn dinh dưỡng có ở ao, hồ thường có nguồn gốc chủ yếu từ nước thải (nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt) được đưa tới ao, hồ thông qua các đường cống dẫn nguồn nước cố định hoặc do chảy tràn lên trên mặt đất khi có mưa, lũ. Bên cạnh đó, ở trong nhiều đầm nuôi trồng các loài thuỷ sản, sự dư thừa của thức ăn khi chăn nuôi cũng tạo ra hiện tượng dư thừa dinh dưỡng.

- Hiện tượng phú dưỡng cũng đã gây cản trở lớn tới sự hấp thụ ánh sáng mặt trời vào mặt nước, làm giảm mạnh mẽ đi sự quang hợp của thực vật thuỷ sinh. Rong, tảo phát triển mạnh hơn gây nên sự thiếu hụt đi nguồn oxygen trầm trọng cho nhiều các loài khác (đặc biệt là tôm, cá), gây nên mất cân bằng sinh thái. Ngoài ra, xác rong, tảo phân hủy gây ô nhiễm môi trường nước, không khí và tạo chất bùn lắng xuống lòng ao, hồ.

>> Xem thêm: Kiến thức Hóa 11 chi tiết 

4. Bài tập vận dụng một số hợp chất của nitrogen với oxygen

Câu 1: Dinitrogen oxide có công thức là

A. NO.

B. NO₂.

C. N₂O.

D. N₂O₅.

Câu 2: Số oxi hoá của nitrogen trong hợp chất NO₂ là

A. + 1.

B. + 3.

C. + 4.

D. + 5.

Câu 3: Số oxi hoá của nitrogen trong hợp chất HNO₃ là

A. + 1.

B. + 3.

C. + 4.

D. + 5.

Câu 4: Trong các phản ứng sau, phản ứng nào HNO₃ không đóng vai trò chất oxi hóa?

A. ZnS + HNO₃ (đặc nóng)

B. Fe₂O₂ + HNO₃ (đặc nóng)

C. FeSO₄ + HNO₃ (loãng)

D. Cu + HNO₃(đặc nóng)

Câu 5: HNO₃ phản ứng với tất cả các chất trong nhóm nào sau đây?

A. NH₃, Al₂O₃, Cu₂S, BaSO₄.

B. Cu(OH)₂, BaCO₃, Au, Fe₂O₃.

C. CuS, Pt, SO₂, Ag.

D. Fe(NO₃)₂, S, NH₄HCO₃, Mg(OH)₂.

Câu 6: Nhận định nào sau đây là chưa chính xác?

A. HNO₃ phản ứng với tất cả base.

B. HNO₃ (loãng, đặc, nóng) phản ứng được với hầu hết các kim loại trừ Au, Pt.

C. Tất cả các muối ammonium sau khi nhiệt phân sẽ đều tạo ra khí ammonia.

D. Hỗn hợp muối nitrate và hợp chất hữu cơ khi nóng chảy có thể sẽ bốc cháy.

Câu 7: Nhiệt phân hoàn toàn Fe(NO₃)₂ ở trong không khí có thể thu được sản phẩm gồm

A. FeO, NO₂, O₂.

B. Fe₂O₃, NO₂.

C. Fe, NO₂, O₂.

D. Fe₂O₃, NO₂, O₂.

Câu 8: Dãy gồm các chất không bị hòa tan trong dung dịch HNO3 đặc nguội là

A. Al, Zn, Cu

B. Al, Cr, Fe

C. Zn, Cu, Fe

D. Al, Fe, Mg

Câu 9: Cho phản ứng: Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O
Trong phương trình phản ứng trên, khi hệ số của Al là 8 thì hệ số của HNO₃ là

A. 24.

B. 30.

C. 26.

D. 15.

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,2 mol Mg và 0,03 mol MgO trong V lít dung dịch HNO₃ 0,5M vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,9916 lít (đktc) khi N₂O duy nhất. Giá trị của V và tổng khối lượng muối thu được trong Y lần lượt là

A. 1,2395 và 34,04 gam.

B. 4,958 và 42,04 gam.

C. 1,2395 và 34,84 gam.

D. 2,479 và 34,04 gam.

Đáp án:

Trên đây, VUIHOC đã cung cấp cho các bạn kiến thức về một số hợp chất của nitrogen với oxygen. Ngoài ra, để học nhiều hơn các kiến thức các môn học của THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!

>> Mời bạn xem thêm: 

• Một số hợp chất quan trọng của nitrogen: Ammonia, muối ammonium
• Lý thuyết Nitrogen