Giải bài tập SGK Hóa 11 Bài 8: Amoniac và muối amoni

Mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm chứng minh rằng amoniac tan nhiều trong nước.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ tính chất hóa học của amoniac.

Hướng dẫn giải

- Thí nghiệm chứng minh rằng ammoniac tan nhiều trong nước:

• Bước 1: Nạp đầy khí NH₃ vào bình thủy tinh trong suốt, đậy bình bằng ống cao su có ống thủy tinh vuốt nhọn xuyên qua.
• Bước 2: Nhúng dần ống thủy tinh vào một chậu thủy tinh chứa nước có pha vài giọt dung dịch phenolphtalein

- Hiện tượng: Ta thấy nước trong chậu phun vào bình thành những tia màu hồng.

- Nhận xét: Khí amoniac tan rất nhanh trong nước là giảm áp suất trong bình nên áp suất ngoài không khí nén vào mặt thoáng của chậu nước làm nước phun lên trong ống thuỷ tinh thành dòng. Amoniac tan trong nước tạo thành dung dịch có tính bazơ làm cho phenolphtalein không màu chuyển thành màu hồng.

Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau đây và viết các phương trình hóa học:

Biết rằng A là hợp chất của nitơ.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ tính chất hóa học của amoniac và muối amoni, đồng thời dựa vào những chất sẵn có để suy ra những chất cần tìm.

Hướng dẫn giải

Các phương trình hóa học xảy ra là:

(1) Khí NH₃ tan trong nước tạo dung dịch amoniac

(2) NH₃ + HCl → NH₄Cl

(3) NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃ (khí) + H₂O

(4) NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

(5) NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Hiện nay, để sản xuất ammoniac, người ta điều chế nitơ và hiđro bằng cách chuyển hóa có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí metan (thành phần chính của khí thiên nhiên). Phản ứng giữa khí metan và hơi nước tạo ra hiđro và cacbon đioxit. Để loại khí oxi và thu khí nitơ, người ta đốt khí metan trong một thiết bị kín chứa không khí.

Hãy viết các phương trình hóa học của phản ứng điều chế hiđro, loại khí oxi và tổng hợp khí amoniac.

Phương pháp giải

Để viết phương trình hóa học điều chế hiđro, loại khí oxi và tổng hợp khí amoniac ta dựa vào dữ kiện của đề bài.

Hướng dẫn giải

• Phương trình điều chế khí hiđro:

CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂

• Phương trình loại khí O₂

CH₄ + 2O₂ (kk) → CO₂ + 2H₂O nên còn lại N₂

• Phương trình tổng hợp khí amoniac

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃

Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các dung dịch: NH₃, Na₂SO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄. Viết phương trình hóa học của các phản ứng đã dùng.

Phương pháp giải

Để phân biệt các dung dịch trên ta dựa vào tính chất hóa học đặc trưng của mỗi chất để lựa chọn phương pháp phù hợp.

Hướng dẫn giải

- Bước 1: Trích dẫn 4 loại mẫu thử

- Bước 2: Cho dung dịch BaCl₂ vào 4 thuốc thử

• Ống nghiệm nào có xuất hiện kết tủa trắng là Na₂SO₄

Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ (kết tủa trắng) + 2NaCl

• Ống nghiệm nào thấy xuất hiện đồng thời kết tủa trắng và khí có mùi khai là dung dịch (NH₄)₂SO₄

(NH4)2SO4 + BaCl₂ → BaSO₄ (kết tủa trắng) + 2NH₃ + 2HCl

- Bước 3: Cho dung dịch NaOH vào 2 mẫu thử còn lại:

• Ống nghiệm thấy xuất hiện khí có mùi khai là NH₄Cl

NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃ + H₂O

• Dung dịch còn lại là dung dịch NH₃

​Vậy để phân biệt các dung dịch: NH₃, Na₂SO₄, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄ ta dùng dung dịch Ba(OH)₂ và dung dịch NaOH.

Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac chuyển dịch sang phải, cần phải đồng thời:

A. Tăng áp suất và tăng nhiệt độ.

B. Giảm áp suất và giảm nhiệt độ.

C. Tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

D. Giảm áp suất và tang nhiệt độ.

Phương pháp giải

Để lựa chọn phương án phù hợp cần ghi nhớ nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ-sa-tơ-li-ê:

- Khi tăng nhiệt độ, cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thu nhiệt và ngược lại.

- Khi tăng áp suất của hệ thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol phân tử khí và ngược lại.

Hướng dẫn giải

Phương trình tổng hợp khí amoniac:

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃       

• Nhận thấy số mol khí ở trước phản ứng và sau phản ứng có sự thay đổi nên có sự ảnh hưởng của áp suất lên phản ứng. Trước phản ứng 4 mol tạo thành 2 mol (chiều làm giảm áp suất)
• Chiều từ trái sang phải là chiều tỏa nhiệt (chiều làm tăng nhiệt độ)

⇒ Muốn cho cân bằng của phản ứng tổng hợp amoniac chuyển dịch sang phải, cần phải đồng thời tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

Vậy đáp án cần chọn là C.

Trong phản ứng nhiệt phân các muối NH₄NO₂ và NH₄NO₃, số oxi hóa của nitơ biến đổi như thế nào? Nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất khử và nguyên tử nitơ trong ion nào của muối đóng vai trò chất oxi hóa?

Phương pháp giải

- Bước 1: Viết PTHH và xác định số oxi hóa của nguyên tố N trong các muối.

- Bước 2: Nhận xét về sự thay đổi số oxi hóa của nitơ.

- Bước 3: Xác định vai trò của các nguyên tử nitơ trong các muối.

Hướng dẫn giải

Phản ứng nhiệt phân các muối NH₄NO₂ và NH₄NO₃

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

N có số oxi hóa +3 và +5 trong NO₂^- và NO₃^-: đóng vai trò chất oxi hóa.

N có số oxi hóa -3 trong NH₄⁺: đóng vai trò chất khử.

Cho dung dịch NaOH dư vào 150,0 ml dung dịch (NH₄)₂SO₄ 1,00 M, đun nóng nhẹ.

a) Viết phương trình hóa học ở dạng phân tử và dạng ion rút gọn.

b) Tính thể tích khí (đktc) thu gọn.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần viết phương trình hóa học và tính toán thể tích khí dựa vào phương trình.

Hướng dẫn giải

Câu a: Phương trình hóa học

• Phương trình dạng phân tử:

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

• Phương trình ở dạng ion thu gọn:

2NH₄⁺ + 2OH^- → 2NH₃ + 2H₂O

Câu b: Thể tích khí (đktc) thu được

 Số mol (NH4)2SO4 là: 

n_(NH4)2SO4 = 0,15.1 = 0,15 mol

Phương trình hóa học:

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

0,15 →                                                   0,3

Thể tích NH₃ thu được (đktc): V= 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Phải dùng bao nhiêu lít khí nitơ và bao nhiêu lít khí hiđro để điều chế 17,0 gam NH₃? Biết rằng hiệu suất chuyển hóa thành amoniac là 25,0%. Các thể tích khí được đo ở đktc.

A. 44,8 lít N₂ và 134,4 lít H₂

B. 22,4 lít N₂ và 134,4 lít H₂

C. 22,4 lít N₂ và 67,2 lít H₂

D. 44,8 lít N₂ và 67,2 lít H₂

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần viết phương trình hóa học và tính toán dựa vào phương trình hóa học.

Hướng dẫn giải

Phương trình tổng hợp khí amoniac:

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃

0,5    1,5     1 (mol)

Do hiệu suất 25 % nên thể tích N₂, H₂ cần gấp 4 lần so với lí thuyết.

Thể tích khí N₂ (đktc) là:

 \({V_{{N_2}}} = 0,5.22,4.\frac{{100}}{{25}} = 44,8(l)\)

Thể tích khí H₂ (đktc) là:

 \({V_{{H_2}}} = 1,5.22,4.\frac{{100}}{{25}} = 134,4(l)\)

Vậy đáp án đúng là A.