Đề kiểm tra 45 phút Hóa 11 Chương 2: Nitrogen và sulfur CTST

Các chất thỏa mãn yêu cầu đề bài chất vừa tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng vừa tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng: CuO, Mg, KOH, Na₂CO₃.

Gọi số oxi hóa của N trong NH₄⁺ là x và trong NO₃^- là y.

Ta có số oxi hóa của H là +1 và của O là -2

Trong NH₄⁺: x + 4.(+1) = +1 x = -3

Trong NO₃^-: x + 3.(−2) = -1 x = +5

 N₂ + 3H₂ 2NH₃

Ta có: n_NH3 = 6 mol

Theo phương trình: n_N2= ½. n_NH3 = 3 mol,

n_H2 = 3/2n_NH3 = 9 mol

Do hiệu suất bằng 25% nên:

 n_{hỗn hợp} = 12 + 36 = 48 mol

V_{hỗn hợp} = 48.22,4 = 1075,2 lít

 Ao, hồ bị phú dưỡng làm các loại thực vật sống dưới nước (như rong, tảo, lục bình, bèo,...) phát triển mạnh mẽ; làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, dẫn đến sự suy giảm lượng oxygen trong nước, nhất là ở tầng sâu, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước, làm ô nhiễm môi trường nước,...

Quy đổi hỗn hợp X gồm Fe và S với số mol lần lượt là a và b

=> m_{hh X} = 56a + 32b = 17,6 (1)

Ta có hỗn hợp X {S, Fe, FeS₂} dung dịch Y {Fe(NO₃)₂; H₂SO₄}  {Fe(OH)₃; BaSO₄} {Fe₂O₃ và BaSO₄}

Chất rắn thu được sau phản ứng cuối cùng là Fe₂O₃ và BaSO₄

Áp dụng bảo toàn khối lượng Fe:

n_Fe2O3 = 1/2.n_Fe = 0,5a mol

Bảo toàn nguyên tố S: n_BaSO4 = n_S = b mol

=> m_{chất rắn} = 0,5.a.160 + 233b = 62,6 (2)

Giải hệ phương trình (1), (2) ta được:

a = 0,2 mol; b = 0,2 mol

Bảo toàn electron ta có:

3n_Fe +6.n_S = 1.n_NO2

→ n_NO2 = 3.0,2 + 6.0,2 = 1,8 mol

V_NO2 = 1,8.22,4 = 40,32 lít.

HNO₃ chỉ thể hiện tính acid là không có phản ứng oxi hóa - khử các chất đều đã đạt số oxi hóa tối đa.

 Vì dung dịch NH₃ có tính base làm quỳ chuyển xanh.

Khi cho quỳ tím lần lượt vào các chất :

HCl: cho màu đỏ (acid)

Ba(OH)₂: cho màu xanh (base)

Na₂SO₄, NaCl: không đổi màu (muối)

Dùng Ba(OH)₂ đã nhận biết ở trên để nhận ra Na₂SO₄ có kết tủa trắng BaSO₄.

Nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích của không khí, là khí chiểm tỉ lệ thể tích lớn nhất trong không khí là N₂.

 Chất xúc tác trong phản ứng tổng hợp ammonia là Fe.

Hỗn hợp nitric acid đặc và hydrochloric acid đặc có tỉ lệ thể tích 1 : 3 (cũng tương ứng với tỉ lệ mol 1 : 3), được gọi là dung dịch nước cường toan.

 n_Mg = 0,2 mol

n₂ = 0,95 mol

N₂ + Mg Mg₃N₂

n_{H2 phản ứng} = 1 - 0,95 = 0,05 mol

n_Mg = 3n_{H2 phản ứng} = 0,15 mol

Nitric acid là một acid mạnh và có tính oxi hóa mạnh.

NO và N₂O có số mol bằng nhau. Ta quy đổi 2 khí này thành: NO₂, N₂

Hỗn hợp khí Z coi như gồm N₂ (x mol), NO₂ (y mol)

M_Z = 18,5.2= 37

n_Z = V:22,4 = 0,75 mol

=> n_N2 = n_NO2 = 0,75:2 = 0,375 mol

Gọi công thức chung của hỗn hợp kim loại là M, hóa trị n

M⁰ → +ne

a           na

2N⁺⁵ + 10e → N₂⁰

0,75 ← 3,75 ← 0,375

N⁺⁵ +1e → N⁺⁴

0,375 ← 0,375 ← 0,375

Bảo toàn e: na = 3,75 + 0,375= 4,125

=> na = 4,125

n_HNO3 = n. n_Fe(NO3)n + n_NO2 + 2n_N2

= 4,125 + 0,375 + 2.0,375 = 5,25 mol.

NH₃ dư có Cu(OH)₂ và Zn(OH)₂ tạo phức tan

Kết tủa thu được gồm Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Mg(OH)₂.

Để tách riêng NH₃ ra khỏi hỗn hợp gồm N₂, H₂, NH₃ trong công nghiệp, người ta đã nén và làm lạnh hỗn hợp để hóa lỏng NH₃.

 Để phân biệt các mẫu phân hóa học trên ta sử dụng dung dịch Ba(OH)₂

Có mùi khai bay lên và kết tủa trắng xuất hiện thì mẫu đó là (NH₄)₂SO₄

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

Chỉ có mùi khai bay lên thì mẫu đó là NH₄Cl 

Ba(OH)₂ + 2NH₄Cl → BaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Có kết tủa trắng xuất hiện mẫu đó là Ca(H₂PO₄)₂

Ca(H₂PO₄)₂ + 3Ba(OH)₂ → Ca(OH)₂ + 4H₂O + Ba₃(PO₄)₂↓

  N₂ + H₂ NH₃

Theo phương trình hóa học:

V_N2 = 0,5.V_NH3 = 0,5.2 = 1 lít

Do hiệu suất đạt 25% nên lượng N₂ cần dùng là: V_{N2 cần dùng} = 1/25% = 4 lít

Phương trình phản ứng:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

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

Khí thu được gồm H₂ và NH₃.

n_Na = 0,1 mol; n_(NH4)2SO4 = 0,2 mol

 n_NaOH = 0,1 mol < 0,2

n_NH3 = 0,1 mol V_NH3 = 2,24 lít

  V = 2,24 + 1,12 = 3,36 lít. 

            N₂ + H₂ NH₃

Bđ:      0,2    0,8           0

Pư:   0,15 0,45    0,3

Spu: 0,05   0,35       0,3

Ta thấy: 

Hiệu suất tính theo N₂

- Dung dịch H₂SO₄ loãng không tác dụng với Ag, S, FeSO₄.

- Dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng có tính oxi hóa rất mạnh có thể oxi hóa được các chất: Ag, S, FeSO₄.

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺

Muối amoni thường có môi trường acid.

S không tác dụng với Pt; HCl; He, H₂SO₄ loãng.

S tác dụng với dãy chất: Zn, H₂, O₂, F₂.

S + Zn ZnS

S + H₂ H₂S

S + O₂ SO₂

S + 3F₂ SF₆

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

   x                x       2x   mol

m_{chất rắn giảm} = m_N2 + m_H2O = 28x + 2.18x = 32 - 10 = 22

x = 0,34375 mol

Ta có sơ đồ : FeS₂  2SO₂  2SO₃  2H₂SO₄

 Theo lý thuyết thì:

Thực tế thì:

n_Fe = 0,2 mol; n_Cu = 0,1 mol; n_Zn = 0,3 mol

Fe, Cu, Zn tác dụng với S tạo các hợp chất FeS, CuS, ZnS nhưng chỉ có FeS và ZnS bị hòa tan bởi HCl.

n_H2S = n_FeS + n_ZnS = n_Fe + n_Zn = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol

Phương trình hóa học

H₂S + Pb(NO₃)₂ → PbS + 2HNO₃

0,5 → 0,5 mol

→ n_Cu(NO3)2 = n_H2S = 0,5 mol

n_Fe = 0,5 mol; n_S = 0,1 mol

Phương trình phản ứng:

   Fe + S → FeS

0,1 ← 0,1 → 0,1

hỗn hợp X gồm: Fe (0,4 mol) và FeS (0,1 mol)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

0,4             →             0,4

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S

0,1             →                 0,1

hỗn hợp X gồm: H₂ (0,4 mol) và H₂S (0,1 mol)

Thành phần % về thể tích cũng chính là % theo số mol:

S vừa nhường electron, vừa nhận electron S vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử.

n_HCl = 0,2.0,2 = 0,4 mol; n_H2SO4 = 0,2.0,1 = 0,02 mol 

 Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

0,02 ← 0,04    →        0,02

 Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

0,02 ← 0,02        →         0,02

n_H2 = 0,02 + 0,02 = 0,04 mol

  V_H2 = 0,04.22,4 = 0,896 lít

Ta có sơ đồ phản ứng:

Khi cho X phản ứng với HNO₃ dư thì chỉ có phản ứng oxi hóa - khử giữa Ag và HNO₃, quá trình nhường - nhận electron: 

 x        ←       x                                                             0,2 ← 0,2

n_Ag = x = 0,2 mol

- Bảo toàn Ag n_AgNO3 = n_Ag = 0,2 mol

m_AgNO3 = 0,2.170 = 34 gam

m_Cu(NO3)2 = m_hh – m_AgNO3 = 52,8 - 34 = 18,8 gam.

Sulfur dioxide (SO₂) là chất khí không màu, mùi xốc, độc (hít phải sẽ viêm đường hô hấp), nặng hơn không khí hai lần, hóa lỏng ở -10^oC, tan nhiều trong nước.

Trong điều kiện thích hợp, nitrogen chủ yếu thể hiện tính oxi hóa, nitrogen thể hiện tính khử khi tác dụng với oxygen.

4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O

NH₄NO₃ N₂O + 2H₂O

2AgNO₃ 2Ag + 2NO₂ + O₂

NH₄NO₂ N₂ + 2H₂O

R có oxit cao nhất là R₂O₅ hợp chất của R với hygdrogen có dạng RH₃.

M_R = 14

Vậy M là nitrogen (N)

Hg là kim loại duy nhất phản ứng với S ở nhiệt độ thường:

Hg + S → HgS

Khí X làm đổi màu dung dịch phenolphtalein sang màu hồng khí X tan trong nước, tạo thành dung dịch có tính base X là NH₃.

Sulfur là nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp; khoảng 90% lượng sulfrur sản xuất được dùng để điều chế H₂SO₄; còn lại được dùng để lưu hóa cao su; chế tạo diêm, sản xuất chất tẩy trắng bột giấy, chất dẻo ebonit, dược phẩm, phẩm nhuộm, chất trừ sâu và chất diệt nấm trong nông nghiệp,...