Lý thuyết luyện tập Tính chất của nito, photpho và các hợp chất của chúng

Lý thuyết Luyện tập: Tính chất của nito, photpho và các hợp chất của chúng được Khoahoc biên soạn là nội dung ôn tập bài 13 hóa 11. 

I. Nitơ

Cấu hình electron N (Z = 7): 1s²2s²2p³

⇒ Vị trí ô thứ 7, chu kì 2 nhóm VA trong bảng tuần hoàn. 

Số oxi hóa có thể có: -3; + 1; +2; +3; +4; +5 

1. Cấu tạo và tính chất

Cấu tạo: N≡N → N₂ rất bền 

Ở điều kiện thường N₂ là chất khí không màu, không mùi, không vị, không duy trì sự cháy sự hô hấp. 

Nhiệt độ thường N₂ khá trơ về mặt hóa học 

Nhiệt độ cao, N₂ vừa thể hiện tính chất oxi hóa vừa thể hiện tính khử 

Tính oxi hóa: N^o₂ + 3Mg Mg₃N^-3₂

Tính khử: N^o₂ + O₂ 2N⁺²O

2. Điều chế

2.1. Trong công nghiệp

Chưng cất phân đoạn không khí lỏng. 

2.2. Trong phòng thí nghiệm

NH₄Cl + NaNO₂ NaCl + N₂ + 2H₂O.

II. Amoniac (NH₃) 

1. Cấu tạo

NH₃ là phân tử có cực, có cấu tạo hình chóp

2. Tính chất vật lý

Chất khí không màu, có mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí thu khí NH₃ bằng phương pháp đẩy không khí (úp ngược bình). 

Tan rất nhiều trong nước tạo thành dung dịch NH3 không thu bằng phương pháp dời chỗ của nước. 

3. Tính chất hóa học

Trong phân tử NH₃ còn đôi electron tự do => Có khả năng cho e => NH₃ có tính bazo. 

Ngoài ra trong NH₃ nito có số oxi hóa -3 thấp nhất => thể hiện tính khử. 

3.1. Tính bazơ yếu

NH₃ + H₂O NH₄⁺ + OH^- (NH₃ làm quỳ ẩm chuyển sang màu xanh) 

NH₃ + HCl → NH₄Cl 

3NH₃ + 3H₂O + AlCl₃  → 3NH₄Cl + Al(OH)₃ 

3.2.Tính tạo phức

dung dịch NH₃ có khả năng hòa tan hidroxit hay muối ít tan của một số kim loại (Ag, Cu, Zn) 

4NH₃ + Cu(OH)₂ →  [Cu(NH₃)₄](OH)₂

2NH₃ + AgCl → [Ag(NH₃)₂]Cl 

3.3.Tính khử

2N^-3H₃ + 3Cl₂ → N^o₂ + 6HCl 

2N^-3H₃ + 3CuO → N^o₂ + 3H₂O + 3Cu

4. Điều chế

Cho muối amoni tác dụng với dung dịch bazo 

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O.

III. Muối amoni (NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄...)

1. Tác dụng với dung dịch kiềm 

NH₄⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O (phản ứng này dùng để nhận biết ion NH₄⁺)

2. Phản ứng nhiệt phân

Các muối amoni dễ bị nhiệt phân 

Muối amoni mà gốc axit không còn khả năng oxi hóa nhiệt phân tạo NH₃: 

(NH₄)₂CO₃ 2NH₃ + CO₂ + H₂O 

Muối amoni mà gốc axit có khả năng oxi hóa nhiệt phân tạo N₂ hoặc N₂O: 

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O 

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O.

IV. Axit nitric (HNO₃) 

1. Tính axit mạnh

Làm đỏ quỳ tím 

Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối

2. Tính oxi hóa mạnh

HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại kể cả những kim loại đứng sau H như Cu, Ag (trừ Pt, Au), oxi hóa kim loại lên số oxi hóa dương cao nhất, oxi hóa nhiều phi kim và hợp chất. 

Sản phẩm khử: thông thường là NO ngoài ra còn có thể là NO₂, N₂, N₂O, (NH₄NO₃)

Cu + 4HNO_{3 đặc} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O 

Fe + 4HNO_{3 loãng} → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O 

S + 2HNO₃ → H₂SO₄ + 2NO 

Fe, Al, Cr thụ động với HNO_{3 đặc, nguội} 

3. Điều chế 

Trong phòng thí nghiệm

NaNO_{3 tt} + H₂SO_{4 đặc} → NaHSO₄ + HNO₃ 

Trong công nghiệp

NH₃ NO NO₂ HNO₃ 

V. Muối nitrat (Chứa ion NO₃-) 

1. Tính chất hóa học 

Dễ bị phân hủy bởi nhiệt 

Nhóm I nhiệt phân tạo muối nitro và O₂: Ví dụ: 2KNO₃ 2KNO₂ + O₂ 

Nhóm II nhiệt phân tạo oxit, NO₂ và O₂: Ví dụ: 2Cu(NO₃)₂ 2CuO + 4NO₂ + O₂ 

Nhóm III nhiệt phân tạo kim loại, NO₂ và O₂: Ví dụ: 2AgNO₃ 2Ag + 2NO₂ + O₂ 

Nhận biết ion NO₃^-: Sử dụng: Cu + H₂SO₄ (hoặc HCl) 

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O (xuất hiện dung dịch xanh lam và khí không màu hóa nâu) 

2. Ứng dụng 

Thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói): KNO₃ + S + C.

VI. Photpho

1. Tính chất vật lí

Photpho trắng: Rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da, ở nhiệt độ thường phát quang màu lục nhạt trong bóng tối, bốc cháy trong không khí ở nhiệt độ >40^oC

Photpho đỏ: Là chất bột màu đỏ, dễ hút ẩm và cháy rữa, cấu trúc polime → khó nóng chảy và khó bay hơi hơn photpho trắng, không tan trong các dung môi thông thường, bền trong không khí ở nhiệt độ thường, bốc cháy ở nhiệt độ >250^oC

P trắng P đỏ 

2. Tính chất hóa học

Photpho hoạt động hóa học mạnh hơn nito

2.1. Tính oxi hóa

P + kim loại hoạt động → photphua kim loại 

P + Ca Ca₃P (Canxi photphua) 

2.2. Tính khử 

Tác dụng với oxi 

4P + 3O_{2 thiếu} 2P₂O₃ 

4P + 5O₂ 2P₂O₅

Tác dụng với halogen 

2P + 3Cl₂ → 2PCl₃ 

2P + 5Cl_{2 thiếu} 2PCl₅

Tác dụng với hợp chất (HNO_{3 đặc}, KClO₃, KNO₃, K₂Cr₂O₇,...) 

6P + 5KClO₃ 3P₂O₅ + 5KCl 

P + 5HNO₃ H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O 

3. Ứng dụng 

Sản xuất axit photphoric

Sản xuất diêm, brom, đạn.... 

4. Trạng thái tự nhiên

Dạng muối photphoric như apatit 3Ca₃(PO₄)₂.CaF₂, photphotrit Ca₃(PO₄)₂ 

5. Sản xuất 

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C  3CaSiO₃ + 2P + 5CO.

VII. Axit photphoric (H₃PO₄) 

1. Tính chất vật lí 

Là chất rắn dạng tinh thể, trong suốt, không màu, rất háo nước => dễ chảy rữa

Axit photphoric thường dùng là dung dịch đặc, sánh

2. Tính chất hóa học 

2.1. Tính oxi hóa khử

Photpho có mức oxi hóa +5 bên hơn nito ⇒ H₃PO₄ khó bị khử ⇒ không có tính oxi hóa như axit HNO₃ 

2.2. Tính axit 

Axit H₃PO₄ là axit ba lần axit, có độ mạnh trung bình ⇒ có đầy đủ tính chất chung của axit

Tác dụng với bazo: Sản phẩm tạp thành phụ thuộc vào X

Đặt X = n_NaOH/n_H3PO4 

3. Điều chế 

Trong phòng thí nghiệm

P + 5HNO_{3 đặc} H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O 

Trong công nghiệp

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_{4 đặc} 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

⇒ H₃PO₄ không tinh khiết, có chất lượng thấp 

P P₂O₅ →  2H₃PO₄ => H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao.