Hóa học các hợp chất vô cơ
II. Lưu huỳnh
1. Cấu tạo nguyên tử
− Lưu huỳnh (S) ở cùng nhóm VIA với oxi, có cấu hình e : 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
. Lớp e ngoài
cùng cũng có 6e, dễ dàng thực hiện quá trình.
S + 2e -> S
-2
thể hiện tính oxi hoá nhưng yếu hơn oxi.
− Ở trạng thái rắn, mỗi phân tử lưu huỳnh gồm 8 nguyên tử (S
8
) khép kín thành vòng:
S S S S
S S S S
2. Tính chất vật lý
− Lưu huỳnh là chất rắn màu vàng nhạt, không tan trong H
2
O, tan trong một số dung môi
hữu cơ như: CCl
4
, C
6
H
6
, rượu…dẫn nhiệt, dẫn điện rất kém.
− Lưu huỳnh nóng chảy ở 112,8
o
C nó trở nên sẫm và đặc lại, gọi là S dẻo.
S
rắn
-> S
lỏng, vàng
- > S
quánh, nhớt, nâu đỏ
-> S
sôi
->S
hơi
-> S
bột vàng
119
0
C 187
0
C 445
0
C làm lạnh
3. Tính chất hoá học
Lưu huỳnh vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử, thường gặp các mức oxi hóa sau: S
-2
, S
+4
,
S
+6
.
− Ở t
o
thường, S hoạt động kém so với oxi. Ở t
o
cao, S phản ứng được với nhiều phi kim và
kim loại.
S + O
2
→
0
t
SO
2
(S
0
-> S
+4
)
S + Fe
→
0
t
FeS (S
0
-> S
-2
)
S + H
2
→
0
t
H
2
S (S
0
-> S
-2
)
− Hoà tan trong axit oxi hoá:
S + 2HNO
3
→
0
t
H
2
SO
4
+ 2NO (S
0
-> S
+6
)
S + 2H
2
SO
4
đặc
→
0
t
2H
2
O
+ 3SO
2
(S
0
-> S
+4
)
* 90% lượng S dùng để sản xuất H
2
SO
4
, 10% còn lại dùng để lưu hóa cao su, sản xuất
diêm, chất dẻo ebonit,….
4. Hợp chất
a) Hiđro sunfua (H
2
S
−
2
)
− Là chất khí không màu, mùi trứng thối, độc, nặng hơn không khí (d = 1,17), ít tan trong
H
2
O. H
2
S hóa lỏng ở -60
0
C và hóa rắn ở - 86
0
C. Dung dịch H
2
S là axit sunfuhiđric.
− Có tính khử mạnh, cháy trong O
2
:
H
2
S + 3/2O
2
→
0
t
SO
2
+ H
2
O
2H
2
S + SO
2
→
0
t
3S + 2H
2
O
Khi gặp chất oxi hoá mạnh như Cl
2
, S
-2
có thể bị oxi hoá đến S
+6
:
H
2
S + 4Cl
2
+ 4H
2
O
→
0
t
8HCl + H
2
SO
4
H
2
S là axit yếu.
Khi có mặt oxi và nước, H
2
S có thể phản ứng với một số kim loại như: Ag, Cu:
2H
2
S + 4Ag + O
2
→
2Ag
2
S + 2H
2
O Vì vậy một số đồ vật bằng bạc, đồng để trong
không khí ẩm bị hóa đen.
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
34
Hóa học các hợp chất vô cơ
Muối sunfua trung tính (ví dụ ZnS) hầu hết ít tan trong H
2
O. Chỉ có sunfua kim loại kiềm,
kiềm thổ tan nhiều.
− Để nhận biết H
2
S hoặc muối sunfua (S
2
−
) dùng muối chì, kết tủa PbS màu đen sẽ xuất
hiện.
Pb(NO
3
)
2
+ Na
2
S -> PbS
↓
+ 2NaNO
3
b) Lưu huỳnh đioxit SO
2
và axit sunfurơ H
2
SO
3
(
4
+
S
)
− SO
2
là chất khí không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí (d = 2,2), hóa lỏng ở -10
0
C,
độc, tác dụng với H
2
O:
SO
2
+ H
2
O H
2
SO
3
HSO
3
-
+ H
+
- SO
2
vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử và là một oxit axit.
SO
2
+ 1/2O
2
→
0
t
SO
3
SO
2
+ 2H
2
S
→
0
t
3S + 2H
2
O
SO
2
+ NaOH -> NaHSO
3
SO
2
+ 2NaOH -> Na
2
SO
3
+ H
2
O
− H
2
SO
3
là axit yếu (K
1
= 2.10
-2
), không bền chỉ tồn tại trong dung dịch loãng. Muối của
axit sunfurơ là sunfit (ví dụ Na
2
SO
3
).
Mức oxi hoá +4 là mức trung gian, nên H
2
SO
3
và muối sunfit vừa có tính oxi hoá vừa có
tính khử.
S
+4
– 2e -> S
+6
: tính khử
S
+4
+ 4e -> S
0
: tính oxi hóa
c) Lưu huỳnh trioxit SO
3
và axit sunfuric (H
2
SO
4
)
− Ở điều kiện thường, SO
3
là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, nhiệt độ nóng chảy là
16,8
0
C, nhiệt độ sôi là 44,7
0
C. SO
3
rất háo nước, tan vô hạn trong H
2
O và trong axit H
2
SO
4
và
toả nhiều nhiệt.
SO
3
+ H
2
O -> H
2
SO
4
∆
H = - 88KJ/mol
− SO
3
không có ứng dụng thực tế, nó là sản phẩm trung gian trong quá trình sản xuất axit
H
2
SO
4.
− H
2
SO
4
là chất lỏng sánh, tan vô hạn trong nước, H
2
SO
4
đặc hút ẩm rất mạnh và toả nhiều
nhiệt.
− Dung dịch H
2
SO
4
loãng có đầy đủ các tính chất hóa học của một axit thông thường:
+ Làm đổi màu chất chỉ thị: quỳ tím hóa đỏ
+ Tác dụng với bazơ và oxit bazơ tạo thành muối và nước
H
2
SO
4
+ 2NaOH -> Na
2
SO
4
+ 2H
2
O
H
2
SO
4
+ CuO -> CuSO
4
+ H
2
O
+ Tác dụng với kim loại mạnh (trước H trong dãy điện hóa) giải phóng H
2
Fe + H
2
SO
4
l
-> FeSO
4
+ H
2
+ Tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới (muối mới phải ít tan hoặc axit
mới phải dễ bay hơi):
H
2
SO
4
+ CaCO
3
-> CaSO
4
+ CO
2
↑
+ H
2
O
− Dung dịch H
2
SO
4
đậm đặc là chất oxi hoá mạnh, hoà tan được hầu hết các kim loại khi
đun nóng (trừ Au và Pt).
Kim loại càng mạnh khử S
+6
của H
2
SO
4
đặc về hợp chất có số oxi hoá càng thấp (SO
2
, S,
H
2
S).
Ví dụ:
3H
2
SO
4 đ, nóng
+ 4Na -> 2Na
2
SO
4
+ H
2
S + 2H
2
O
3H
2
SO
4 đ, nóng
+ 2Mg -> 2MgSO
4
+ S + 3H
2
O
2H
2
SO
4 đ, nóng
+ Cu -> CuSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
35
Hóa học các hợp chất vô cơ
Chú ý: Fe và Al bị thụ động hoá trong H
2
SO
4
đặc nguội, do đó có thể dùng thùng băng
nhôm hoặc sắt để đựng axit sunfuric đặc nguội.
− Ngoài những tính chất trên, H
2
SO
4
còn có tính chất đặc biệt là tính háo nước. Nó có khả
năng chiếm nước của nhiều muối kết tinh hoặc của các hợp chất:
CuSO
4
. 5H
2
O
→
đSOH
42
CuSO
4
Xanh trắng
Hoặc:
C
12
H
22
O
11
trắng
→
đSOH
42
C
đen
Một phần C tham gia phản ứng:
C + 2H
2
SO
4
-> CO
2
+ 2SO
2
+ 2H
2
O
− Phần lớn các muối sunfat tan nhiều trong nước. Chỉ có 1 số muối không tan là : BaSO
4
,
PbSO
4
, Ag
2
SO
4
và CaSO
4
ít tan.
− Cách nhận biết ion SO
4
2-
. Bằng phản ứng tạo thành muối sunfat kết tủa:
Ba
2+
+ SO
4
2-
-> BaSO
4
↓
(trắng)
− Điều chế axit H
2
SO
4
. Axit sunfuric chủ yếu được điều chế từ lưu huỳnh và từ quặng pirit
FeS
2
theo các phản ứng:
2FeS
2
+ 11O
2
→
0
t
Fe
2
O
3
+ 4SO
2
SO
2
+ 1/2O
2
→
0
t
SO
3
SO
3
+ H
2
O -> H
2
SO
4
d) Các muối sunfat:
Các muối sunfat quan trọng có giá trị trong thực tế là:
CaSO
4
(thạch cao) được dùng trong công nghiệp sản xuất xi măng, để đúc tượng, làm bột
bó chỗ xương gẫy.
MgSO
4
dùng làm thuốc nhuận tràng.
Na
2
SO
4
dùng trong công nghiệp thuỷ tinh.
CuSO
4
dùng để mạ điện, thuốc trừ nấm…
Na
2
S
2
O
3
(natri thiosunfat) dùng trong phép chuẩn độ iot (chất chỉ thị là hồ tinh bột).
2Na
2
S
2
O
3
+ I
2
-> 2NaI + Na
2
S
4
O
6
Thiosunfat còn dùng trong kỹ thuật điện ảnh
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
36
Hóa học các hợp chất vô cơ
Chương 3
NITƠ - PHOTPHO
I. Nitơ
1. Cấu tạo nguyên tử
− Nitơ có cấu hình electron
1s
2
2s
2
2p
3
Do có 3 e độc thân nên nitơ có khả năng tạo ra ba liên kết cộng hoá trị với nguyên tố khác.
− Độ âm điện của N là 3, chỉ nhỏ hơn của F và O, do đó N có số oxi hoá dương trong hợp
chất với 2 nguyên tố này. Còn trong các hợp chất khác, nitơ có số oxi hoá âm.
Số oxi hoá của N : −3, 0, +1, +2, +3, +4 và +5.
− Nitơ tồn tại bền ở dạng phân tử N
2
(N ≡ N).
− Nguyên tố nitơ tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị
N
14
7
và
N
15
7
với tỷ lệ 272 : 1. Nitơ
chiếm 0,01% khối lượng vỏ Trái Đất. Dạng tồn tại tự do là những phân tử hai nguyên tử.
2. Tính chất vật lý
Nitơ là chất khí, không màu, không mùi, không cháy, hoá lỏng ở −195,8
o
C và hoá rắn ở
−209,9
o
C.
Nitơ nhẹ hơn không khí (d = 1,2506g/lít ở đktc), hoà tan rất ít trong nước.
3. Tính chất hoá học
Vì có liên kết ba nên phân tử N
2
rất bền, chỉ ở nhiệt độ rất cao mới phân li thành nguyên tử.
Do vậy ở nhiệt độ thường, nitơ rất trơ, không phản ứng với các nguyên tố khác.
Ở nhiệt độ cao, đặc biệt là khi có chất xúc tác, nitơ phản ứng với nhiều nguyên tố kim loại
và phi kim.
a) Tác dụng với hiđro
Ở 400
o
C, có bột Fe xúc tác, áp suất cao, N
2
tác dụng với H
2
. Phản ứng phát nhiệt:
N
2
+ 3H
2
2NH
3
b) Tác dụng với oxi
Ở 3000
o
C hoặc có tia lửa điện, N
2
tác dụng với O
2
. Phản ứng thu nhiệt:
N
2
+ O
2
2NO
Ở nhiệt độ thường, NO hoá hợp ngay với O
2
của không khí tạo ra NO
2
màu nâu:
NO + 1/2O
2
NO
2
c) Tác dụng với kim loại:
Al + 1/2N
2
→
0
t
AlN (nhôm nitrua)
Nitơ không phản ứng trực tiếp với halogen, lưu huỳnh.
4. Điều chế và ứng dụng
a) Trong công nghiệp : Hoá lỏng không khí, sau đó chưng cất phân đoạn và thu N
2
ở
-196
o
C.
b) Trong phòng thí nghiệm: Nhiệt phân 1 số muối amoni. Ví dụ:
NH
4
NO
2
→
0
t
N
2
+ 2H
2
O
(NH
4
)
2
Cr
2
O
7
→
0
t
N
2
+Cr
2
O
3
+ 4H
2
O
Nitơ chủ yếu được dùng để sản xuất amoniac, axit nitric, phân đạm, tạo môi trường lạnh.
5. Các hợp chất quan trọng của nitơ.
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
37
↑↓
↑↑
↑
↑↓
Hóa học các hợp chất vô cơ
a) Amoniac
Công thức cấu tạo:
N
H
H
H
Phân tử NH
3
tồn tại trong không gian dưới dạng tứ diện, góc liên kết là 107,8
0
(ba liên kết
tạo thành bởi 3 obitan lai hoá sp
3
của N)
Liên kết giữa N và 3H là liên kết cộng hoá trị có cực, cặp e dùng chung lệch về phía N.
Phân tử NH
3
là phân tử phân cực, ở N còn 1 cặp electron tự do làm cho NH
3
tạo được liên kết
hiđro.
− Tính chất vật lý:
NH
3
là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí, tan nhiều trong H
2
O (ở
20
o
C, một thể tích nước có thể hoà tan 700 thể tích NH
3
khí). NH
3
hoá lỏng ở −33,4
o
C, hoá rắn
ở −77,8
o
C.
− Tính chất hoá học
+ Tính bazơ: NH
3
là một bazơ vì có khả năng nhận proton.
NH
3
+ HOH -> NH
4
+
+ OH
-
K
bazơ
= 1,8.10
−
3
* NH
3
tác dụng với axit tạo thành muối amoni:
NH
3
+ HCl -> NH
4
Cl
Dạng ion:
NH
3
+ H
+
-> NH
4
+
Nếu thực hiện phản ứng giữa NH
3
(khí) và HCl (khí) thì tạo thành đám khói trắng - đó là
những tinh thể rất nhỏ NH
4
Cl.
* Dung dịch NH
3
làm xanh quỳ tím, làm hồng phenolphtalein
* Dung dịch NH
3
có khả năng kết tủa nhiều kim loại mà hiđroxit của chúng không tan:
Ví dụ như:
3NH
3
+ 3HOH + AlCl
3
-> 3NH
4
Cl + Al(OH)
3
↓
+ Đặc biệt: NH
3
có thể tạo phức với một số ion kim loại như Ag
+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Hg
2+
,
Cd
2+
,…
Vì vậy, khi cho dung dịch NH
3
tác dụng từ từ với dung dịch muối của các kim loại trên
thấy kết tủa (hiđroxit hoặc muối bazơ) sau đó kết tủa tan vì tạo phức:
2NH
3
+ 2HOH + ZnCl
2
-> 2NH
4
Cl + Zn(OH)
2
↓
Zn(OH)
2
+ 4NH
3
-> [Zn(NH
3
)
4
]
2+
+ 2OH
-
+ Tính khử:
NH
3
cháy trong oxi cho ngọn lửa màu vàng:
2NH
3
+ 3/2O
2 kk
→
0
t
N
2
+ 3H
2
O
NH
3
cháy trong Cl
2
tạo khói trắng NH
4
Cl
2NH
3
+ 3Cl
2 kk
→
0
t
N
2
+ 6HCl
và
NH
3 k
+ HCl
k
= NH
4
Cl
rắn
NH
3
khử được một số oxit kim loại:
2NH
3
+ 3CuO
→
0
t
3Cu + N
2
+ 3H
2
O
+ Bản thân NH
3
có thể bị nhiệt phân thành N
2
, H
2
ở khoảng 600
0
C – 800
0
C:
2NH
3
N
2
+ 3H
2
+ Các muối amoni dễ bị nhiệt phân:
NH
4
Cl
→
0
t
NH
3
↑
+ HCl
(NH
4
)
2
CO
3
→
0
t
2NH
3
↑
+ CO
2
↑
+ H
2
O
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
38
Hóa học các hợp chất vô cơ
NH
4
HCO
3
, (NH
4
)
2
CO
3
là bột nở, ở 60
o
C đã phân huỷ, được dùng trong công nghệ thực
phẩm.
+ Muối amoni nitrat bị nhiệt phân theo 2 cách:
NH
4
NO
3
→
0
t
N
2
O + 2H
2
O
NH
4
NO
3
→
>
C
0
200
N
2
+ 1/2O
2
+ 2H
2
O
− Điều chế:
Điều chế NH
3
dựa trên phản ứng.
N
2
+ 3H
2
2NH
3
+ Q (tỏa nhiệt)
Muốn phản ứng đạt hiệu suất cao cần tiến hành ở áp suất cao (300 − 1000 atm), nhiệt độ
vừa phải (400
o
C – 500
0
C) và có bột sắt làm xúc tác.
Khí N
2
lấy từ không khí.
Khí H
2
lấy từ khí tự nhiên, khí lò cốc hoặc từ sản phẩm của phản ứng giữa cacbon và H
2
O.
− Ứng dụng:
NH
3
dùng để điều chế axit HNO
3
, các muối amoni (NH
4
Cl, NH
4
NO
3
), điều chế xôđa…
b) Các oxit của nitơ
Nitơ tạo với oxi 5 loại oxit:
N
2
O, NO, N
2
O
3
, NO
2
và N
2
O
5
.
Số oxi hoá: +1, +2, +3, +4, và +5.
Chỉ có NO và NO
2
điều chế trực tiếp được bằng các phản ứng hóa học.
− N
2
O : khí không màu, mùi dễ chịu, hơi có vị ngọt. N
2
O không tác dụng với oxi. ở 500
o
C
bị phân huỷ thành N
2
và O
2
.
N
2
O N
2
+ 1/2O
2
− NO: khí không màu, để trong không khí phản ứng với oxi tạo thành NO
2
màu nâu.
NO + 1/2O
2
NO
2
− NO
2
: khí màu nâu, rất độc, bị đime hoá theo cân bằng.
2 NO
2
N
2
O
4
Ở điều kiện thường, tồn tại hỗn hợp NO
2
và N
2
O
4
. Tỷ lệ số mol NO
2
: N
2
O
4
phụ thuộc vào
nhiệt độ. Trên 100
o
C chỉ có NO
2
NO
2
là oxit axit hỗn hợp. Khi tác dụng với H
2
O cho hỗn hợp hai axit:
2NO
2
+ H
2
O -> HNO
3
+ HNO
2
và
3HNO
2
-> HNO
3
+ 2NO + H
2
O
Khi tác dụng với kiềm được hỗn hợp gồm muối nitrat và muối nitrit.
2NO
2
+ 2NaOH -> NaNO
3
+ NaNO
2
+ H
2
O
Các oxit NO và NO
2
thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với chất khử mạnh:
NO
2
+ SO
2
-> NO + SO
3
NO + H
2
S -> 1/2N
2
+ S + H
2
O
Và thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hoá mạnh như Cl
2
, Br
2
, O
3
, KMNO
4
…
NO + 1/2Cl
2
-> NOCl (nitrozyl clorua )
2NO
2
+ O
3
-> N
2
O
5
+ O
2
c) Axit nitrơ HNO
2
Là axit yếu, kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng. Khi đặc hoặc nóng dễ bị phân huỷ.
3HNO
2
-> HNO
3
+ 2NO + H
2
O
HNO
2
và muối nitrit vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử:
N
+3
+ 1e -> N
+2
(NO)
N
+5
-2e -> N
+5
(HNO
3
)
d) Axit nitric HNO
3
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
39
Hóa học các hợp chất vô cơ
Công thức cấu tạo:
N
O
H
O
O
Trong phân tử HNO
3
có một liên kết cho - nhận và hoá trị của N là IV (4 cặp e dùng
chung), còn số oxi hoá của N là +5 (về hình thức N có hoá trị V).
− Tính chất vật lý:
Axit nitric nguyên chất là chất lỏng không màu, sôi ở 86
o
C, hoá rắn ở −41
o
C.
HNO
3
dễ bị phân huỷ ngoài ánh sáng thành NO
2
, O
2
và H
2
O nên dung dịch HNO
3
đặc có
màu vàng (vì có lẫn NO
2
) và phải được bảo quản trong các bình tối màu.
HNO
3
đặc dễ gây bỏng nặng, làm vàng da, phá hỏng vải, giấy.
− Tính chất hoá học:
* Tính axit: Là axit mạnh, phân li hoàn toàn.
HNO
3
-> H
+
+ NO
3
-
Hay
HNO
3
+ H
2
O -> H
3
O
+
+ NO
3
-
* Tính oxi hoá: Do chứa N
+5
(là mức oxi hóa cao nhất của N) HNO
3
là chất oxi hoá manh.
Nó tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ vàng và platin) và khi đó N
+5
có thể bị khử thành
N
+4
, N
+2
, N
+1
, N
o
và N
-3
tuỳ thuộc vào nồng độ axit, nhiệt độ và độ hoạt động của kim loại.
Đối với axit HNO
3
đặc, nóng: Oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt), sản phẩm khí là
NO
2
màu nâu.
4H NO
3
đ,n
+ Mg -> Mg(NO
3
)
2
+ 2NO
2
↑
+ 2H
2
O
4H NO
3
đ,n
+ Cu -> Cu(NO
3
)
2
+ 2NO
2
↑
+ 2H
2
O
HNO
3
đặc, nguội: thụ động với Fe và Al
Đối với axit HNO
3
loãng: Oxi hoá hầu được hết các kim loại (trừ Au, Pt), sản phẩm khí là
NO, N
2
O, N
2
hoặc NH
3
(NH
4
NO
3
). Khi axit càng loãng, chất khử càng mạnh thì N
+5
(trong
HNO
3
) bị khử về số oxi hoá càng thấp (tính oxi hóa càng mạnh)
Ví dụ:
30HNO
3
+ 8Al -> 8Al(NO
3
)
3
+ 3N
2
O
↑
+ 15H
2
O
* Hỗn hợp dung dịch đậm đặc của HNO
3
và HCl có tỷ lệ mol: 1mol HNO
3
+ 3mol HCl gọi
là nước cường thủy hay cường toan, hoà tan được cả Au và Pt.
HNO
3
+ 3HCl + Au -> AuCl
3
+ NO + 2H
2
O
Axit HNO
3
cũng oxi hoá được nhiều phi kim như C, Si, P, S:
2HNO
3
+ S -> H
2
SO
4
+ 2NO
2HNO
3
+ 3/2C -> 2NO + 3/2CO
2
+ H
2
O
− Điều chế axit HNO
3
:
* Trong phòng thí nghiệm
KNO
3
+ H
2
SO
4 đ
-> KHSO
4
+ HNO
3
Để thu HNO
3
, người ta chưng cất dung dịch trong chân không.
* Trong công nghiệp, sản xuất HNO
3
từ NH
3
và O
2
:
2NH
3
+ 5/2O
2 kk
→
PtC,850
0
2NO + 3H
2
O
NO + 1/2O
2
-> NO
2
2NO
2
+ 1/2O
2
+ H
2
O -> 2HNO
3
− Ứng dụng:
HNO
3
là nguyên liệu cơ bản để điều chế muối nitrat, phân bón, chất nổ, nhiên liệu tên lửa,
các hợp chất nitro, amin.
e) Muối nitrat
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
40
Hóa học các hợp chất vô cơ
− Tính tan: Tất cả các muối nitrat đều dễ tan trong H
2
O, là những chất điện li mạnh.
Cu(NO
3
)
2
-> Cu
2+
+ 2NO
3
-
− Khả năng bị nhiệt phân: Tất cả các muối nitrat đều không bền ở nhiệt độ cao. Tuỳ thuộc
ion kim loại có trong muối, các nitrat bị phân huỷ tạo thành những loại hợp chất khác nhau
(nhưng đều phải giải phóng O
2
)
* Nhiệt phân muối nitrat của kim loại mạnh (đứng trước Mg trong dãy Bêkêtôp): -> Muối
Nitrit + O
2
KNO
3
→
0
t
KNO
2
+ 1/2O
2
↑
* Nhiệt phân muối nitrat của kim loại trung bình (Từ Mg → Cu): -> Oxit + NO
2
+ O
2
Cu(NO
3
)
2
→
0
t
CuO + 2NO
2
+ 1/2O
2
↑
* Nhiệt phân muối nitrat của kim loại yếu (sau Cu): -> kim loại + NO
2
+ O
2
AgNO
3
→
0
t
Ag + NO
2
+ 1/2O
2
↑
− Ứng dụng của muối nitrat: dùng làm phân bón, thuốc nổ, cung cấp oxi trong phòng thí
nghiệm,
Kali nitrat dùng để chế tạo thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói). Thành phần thuốc nổ đen :
75% KNO
3
, 10% S, 15% C. Khi hỗn hợp nổ, xảy ra phản ứng.
KNO
3
+ S + C -> K
2
S + SO
2
+ CO
2
− Nhận biết ion NO
3
-
:
Để nhận biết ion NO
3
-
(HNO
3
, muối nitrat) có thể dùng hỗn hợp Cu trong môi trường axit
(ví dụ H
2
SO
4
)
2NO
3
-
+ 3Cu + 8H
+
-> 3Cu
2+
+ 2NO
↑
+ 4H
2
O
Ta thấy Cu tan, dung dịch có màu xanh, có khí không màu bay ra, rồi hoá nâu trong không
khí.
II. Phot pho
1. Cấu tạo nguyên tử
Photpho có điện tích hạt nhân +15
Cấu hình e:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
3
Photpho ở phân nhóm chính nhóm V, chu kỳ 3. Nguyên tử P có 3 electron ở phân lớp 3p và
phân lớp 3d còn trống (chưa có electron) nên 1e ở phân lớp 3s có thể nhảy lên 3d làm cho P có
5e độc thân và như vậy có thể có hoá trị V (khác N)
2. Tính chất vật lý và các dạng thù hình
Đơn chất photpho có thể tồn tại dưới nhiều dạng thù hình khác nhau. Hai dạng thù hình
quan trọng là photpho trắng và photpho đỏ.
− Photpho trắng: là chất rắn màu trắng hoặc hơi vàng, rất độc. ở 280
o
C, photpho trắng
chuyển thành photpho đỏ.
Photpho trắng tự bốc cháy trong không khí, phát sáng trong bóng tối (lân tinh). Người ta
bảo quản nó bằng cách ngâm trong nước, tránh ánh sáng.
− Photpho đỏ: là chất rắn có màu đỏ, không độc. ở nhiệt độ cao, P đỏ thăng hoa. Gặp lạnh,
hơi P đỏ ngưng tụ thành P trắng.
P đỏ khá bền, khó nóng chảy, không tan trong bất kỳ dung môi nào.
3. Tính chất hoá học:
Lớp ngoài cùng của nguyên tử P có 5e. Trong các hợp chất, P có số oxi hoá là -3, +3 và +5.
Photpho thể hiện cả hai tính chất: tính khử và tính oxi hóa:
So với nitơ, photpho hoạt động hơn, đặc biệt là P trắng.
− Tác dụng với oxi: Photpho cháy trong không khí tạo ra điphotpho pentaoxit P
2
O
5
.
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
41
Hóa học các hợp chất vô cơ
4P + 5O
2
→
0
t
2P
2
O
5
P trắng bị oxi hoá chậm trong không khí thành P
2
O
3
, khi đó phản ứng không phát nhiệt mà
phát quang.
− Tác dụng với axit nitric:
3P + 5HNO
3 đ, n
+ 2H
2
O -> 3H
3
PO
4
+ 5NO
− Tác dụng với halogen: P bốc cháy trong clo và nổ trong flo.
2P + 3Cl
2
-> 2PCl
3
− Tác dụng với muối : P có thể gây nổ khi tác dụng với những muối có tính oxi hoá mạnh
như KNO
3
, KClO
3
, …
5KClO
3
+ 6P -> 5KCl + 3P
2
O
5
− Tác dụng với hiđro và kim loại (P thể hiện tính oxi hoá).
2P + 3Ca -> Ca
3
P
2
(canxi photphua)
Các muối photphua dễ bị thủy phân tạo thành PH
3
(photphin)
PH
3
là chất khí, rất độc. Trên 150
o
C bị bốc cháy trong không khí:
2PH
3
+ 4O
2 kk
→
0
t
P
2
O
5
+ 3H
2
O
PH
3
sinh ra do sự thối rữa xác động thực vật, nếu có lẫn điphotphin P
2
H
4
thì tự bốc cháy
phát ra ánh sáng xanh (đó là hiện tượng "ma trơi")
4. Điều chế và ứng dụng
− P khá hoạt động, trong tự nhiên nó tồn tại ở dạng hợp chất như các quặng photphorit
Ca
3
(PO
4
)
2
, apatit 3Ca
3
(PO
4
)
2
.CaF
2
.
− P được dùng để chế tạo diêm: Thuốc gắn ở đầu que diêm gồm một chất oxi hoá như
KClO
3
, KNO
3
, một chất dễ cháy như S… và keo dính. Thuốc quét bên cạnh hộp diêm là bột
P đỏ và keo dính. Để tăng độ cọ sát còn trộn thêm bột thuỷ tinh mịn vào cả 2 loại thuốc trên.
− P đỏ dùng để sản xuất axit photphoric:
P -> P
2
O
5
-> H
3
PO
4
− Trong công nghiệp, người ta điều chế P bằng cách nung hỗn hợp canxiphotphat, SiO
2
(cát) và than:
2Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6SiO
2
+ 10C
→
0
t
6CaSiO
3
+ 10CO + P
4
5. Hợp chất của photpho
a) Điphotpho pentaoxit P
2
O
5
P
2
O
5
là chất rắn, màu trắng, rất háo nước, tác dụng mãnh liệt với nước tạo thành axit
photphoric:
P
2
O
5
+ 3HOH -> 2H
3
PO
4
Chính vì vậy người ta dùng P
2
O
5
để làm khô nhiều chất.
b) Axit photphoric H
3
PO
4
.
− H
3
PO
4
là chất rắn, không màu, nóng chảy ở 42,5
o
C, tan vô hạn trong nước.
Trong P
2
O
5
và H
3
PO
4
, photpho có số oxi hoá +5. Khác với nitơ, photpho có độ âm điện nhỏ
nên bền hơn ở mức +5. Do vậy H
3
PO
4
và P
2
O
5
khó bị khử và không có tính oxi hoá như
HNO
3
.
− H
3
PO
4
là axit trung bình ở nấc 1, yếu và rất yếu ở nấc 2 và nấc 3; trong dung dịch điện li
theo 3 nấc: trung bình ở nấc thứ nhất, yếu và rất yếu ở các nấc thứ hai, thứ ba.
H
3
PO
4
H
2
PO
4
-
+ H
+
H
2
PO
4
-
HPO
4
2-
+ H
+
HPO
4
2-
PO
4
3-
+ H
+
Dung dịch axit H
3
PO
4
có những tính chất chung của axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với
bazơ, oxit bazơ tạo thành muối axit hoặc muối trung hoà như NaH
2
PO
4
, Na
2
HPO
4
, Na
3
PO
4
.
− H
3
PO
4
có thể tác dụng với những kim loại đứng trước H trong dãy Bêkêtôp cho H
2
thoát
ra.
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
42
Hóa học các hợp chất vô cơ
Ví dụ:
3Zn + 2H
3
PO
4
-> Zn
3
(PO
4
)
2
+ 2H
2
c) Muối photphat
Ứng dụng với 3 mức điện li của axit H
3
PO
4
có dãy muối photphat:
− Muối photphat trung hoà:
Na
3
PO
4
, Zn
3
(PO
4
)
2
, (NH
4
)
3
PO
4
− Muối đihiđro photphat
NaH
2
PO
4
, Ca(H
2
PO
4
)
2
,
− Muối hiđro photphat:
Na
2
HPO
4
, CaHPO
4
,…
Các muối trung hoà và muối axit của kim loại Na, K và amoni đều tan trong nước. Với các
kim loại khác chỉ muối đihiđro photphat là tan được, ngoài ra đều không tan hoặc tan ít trong
H
2
O.
d) Điều chế và ứng dụng
− Trong công nghiệp, điều chế H
3
PO
4
từ quặng Ca
3
(PO
4
)
2
và axit H
2
SO
4
:
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 3H
2
SO
4
-> 3CaSO
4
↓
+ 2H
3
PO
4
− Trong phòng thí nghiệm, H
3
PO
4
được điều chế từ P
2
O
5
(hoà tan vào H
2
O) hay từ P (hoà
tan bằng HNO
3
đặc).
Axit photphoric chủ yếu được dùng để sản xuất phân bón.
6. Phân bón hoá học
Phân bón hoá học là những hoá chất có chứa nguyên tố dinh dưỡng, dùng để bón cho cây
trồng nhằm nâng cao năng suất.
Những hoá chất dùng làm phân bón phải là những hợp chất tan được trong dung dịch thấm
trong đất để rễ cây hấp thụ được. Ngoài ra, hợp chất đó phải không độc hại, không gây ô
nhiễm môi trường.
Có ba loại phân bón hoá học cơ bản: phân đạm, phân lân và phân kali.
a) Phân đạm là phân chứa nguyên tố nitơ. Cây chỉ hấp thụ đạm dưới dạng ion NO
3
-
và ion
NH
4
+
. Các loại phân đạm quan trọng:
− Muối amoni: NH
4
Cl (25% N), (NH
4
)
2
SO
4
(21% N), NH
4
NO
3
(35% N, thường được gọi là
"đạm hai lá")
− Ure: CO(NH
2
)
2
(46% N) giàu nitơ nhất. Trong đất ure bị biến đổi dần thành amoni
cacbonat.
CO(NH
2
)
2
+ 2H
2
O -> (NH
4
)
2
CO
3
Các muối amoni và ure bị kiềm phân huỷ, do đó không nên bảo quản phân đạm gần vôi,
không bón cho các loại đất kiềm.
− Muối nitrat: NaNO
3
, Ca(NO
3
)
2
,…thường bón cho các vùng đất chua mặn.
b) Phân lân là phân chứa nguyên tố photpho. Cây hấp thụ lân dưới dạng ion PO
4
3-
. Các loại
phân lân chính.
− Phân lân tự nhiên: Quặng photphat Ca
3
(PO
4
)
2
thích hợp với đất chua ; phân nung chảy
(nung quặng photphat với đolomit).
− Supephotphat đơn: Hỗn hợp canxi đihiđro photphat và thạch cao, được điều chế theo
phản ứng:
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 2H
2
SO
4
-> 2CaSO
4
↓
+ Ca(H
2
PO
4
)
2
− Supe photphat kép: là muối canxi đihiđro photphat, được điều chế theo phản ứng:
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 3H
2
SO
4
-> 3CaSO
4
↓
+ 2H
3
PO
4
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 4H
3
PO
4
-> 3Ca(H
2
PO
4
)
2
Đồng Đức Thiện
Trường THPT Sơn Động số
3
43
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét