Ôn tập chương Nitơ - Photpho

A. 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; 0; +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 oxi hóa vừa thể hiện tính khử.

+ Tính oxi hóa: $\overset{0}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,+3Mg\xrightarrow{{{t}^{0}}}M{{g}_{3}}\overset{-3}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,$   

+ Tính khử: $\overset{0}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,+{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}},xt}2\overset{+2}{\mathop{N}}\,O$

2. Điều chế:

- Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

- Trong PTN: NH₄Cl + NaNO₂ $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$  NaCl + N₂↑+ 2H₂O

B. 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 dó => Có khả năng cho e => NH₃ có tính bazơ.

Ngoài ra Trong NH₃ Nitơ có số oxi hóa -3 thấp nhất => thể hiện tính khử

- Tính bazơ yếu:

NH₃ + H₂O \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) NH₄⁺ +OH^- (NH₃ làm quỳ ẩm chuyển sang màu xanh)

NH_3(k) + HCl_(k) → NH₄Cl(r)

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

- Tính tạo phức: dung dịch NH₃ có khả năng hòa tan hiđroxit 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

- Tính khử:

\(2\mathop N\limits^{ - 3} {H_3} + 3C{l_2} \to \mathop {{N_2}}\limits^0  + 6HCl\)

\(2\mathop N\limits^{ - 3} {H_3} + 3CuO \to \mathop {{N_2}}\limits^0  + 3{H_2}O + 3Cu\)

4. Điều chế:
Cho muối amoni tác dụng với dung dịch bazơ

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

C. MUỐI AMONI (NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄…)

- Tác dụng với dung dịch kiềm

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

- 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 $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 2NH₃ + CO₂ + H₂O

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

$\overset{-3}{\mathop{N}}\,{{H}_{4}}N{{O}_{2}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}\overset{0}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,+2{{H}_{2}}O$

$\overset{-3}{\mathop{N}}\,{{H}_{4}}N{{O}_{3}}\xrightarrow{{{t}^{0}}}\overset{+1}{\mathop{{{N}_{2}}}}\,O+2{{H}_{2}}O$

D. AXIT NITRIC (HNO₃)

1. Tính axit mạnh:

- Làm đỏ quỳ tím.

- Tác dụng với bazơ, oxit bazơ, 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 \(N{O_2}\), N₂, N₂O, (NH₄NO₃)

\(\mathop {Cu}\limits^0 \) + 4HNO_3(đặc) → \(\mathop {Cu}\limits^{ + 2} {\left( {N{O_3}} \right)_2}\) + 2NO₂↑ + 2H₂O

\(\mathop {Fe}\limits^0 \)   + 4HNO_3(loãng) →\(\mathop {Fe}\limits^{ + 3} {(N{O_3})_3}\)  + NO↑ + 2H₂O

\(S + 2H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to {H_2}S{O_4} + 2\mathop N\limits^{ + 2} O\)

\(3\mathop {Fe}\limits^{ + 2} O + 10H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to 3\mathop {Fe}\limits^{ + 3} {(N{O_3})_3} + \mathop N\limits^{ + 2} O + 5{H_2}O\)

* Fe, Al, Cr thụ động với HNO₃ đặc, nguội.

3. Điều chế:

- Trong PTN: NaNO_{3(tinh thể)} + H₂SO_4(đặc) → NaHSO₄ + HNO₃

- Trong công nghiệp: NH₃ $\xrightarrow{+{{O}_{2}}}$  NO$\xrightarrow{+{{O}_{2}}}$ NO₂$\xrightarrow{+{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O}HN{{O}_{3}}$

E. MUỐI NITRAT ( Chứa ion NO₃^-)

1. Tính chất hóa học

- Dễ bị phân hủy bởi nhiệt

Nhóm I nhiệt phân tạo muối nitrơ và O₂: Ví dụ: 2KNO₃ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  2KNO₂ + O₂↑

Nhóm II nhiệt phân tạo oxit, NO₂ và O₂:  Ví dụ: 2Cu(NO₃)₂ $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$2CuO + 4NO₂ ↑+ O₂↑

Nhóm III nhiệt phân tạo kim loại, NO₂ và O₂: Ví dụ:  2AgNO3$\xrightarrow{{{t}^{o}}}$2Ag + 2NO₂ ↑+ O₂↑

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

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

2. Ứng dụng:

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

F. 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 > 40⁰C

- Photpho đỏ: Là chất bột màu đỏ, dễ hút ẩm và chảy 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 > 250⁰C

P trắng $\xrightarrow{{{250}^{0}}C}$   P đỏ

2. Tính chất hóa học

Photpho hoạt động hóa học mạnh hơn nitơ

- Tính oxi hóa:

P + kim loại hoạt động → photphua kim loại

VD:  $\overset{0}{\mathop{P}}\,+Ca\xrightarrow{{{t}^{0}}}C{{a}_{3}}\overset{-3}{\mathop{P}}\,$   (Canxi photphua)

- Tính khử:

3. Ứng dụng:

- Sản xuất axit photphoric

- Sản xuất diêm, bom, đạn…

4. Trạng thái tự nhiên:

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

5. Sản xuất:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C $\xrightarrow{{{120}^{0}}}$ 3CaSiO₃ + 2P + 5CO

G. 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:

- Tính oxi hóa – khử:

Photpho có mức oxi hóa +5 bền hơn nitơ => axit H₃PO₄ khó bị khử => không có tính oxi hóa như axit HNO₃

- 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 bazơ: Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào x

Đặt x=\(\frac{{{n_{NaOH}}}}{{{n_{{H_3}P{O_4}}}}}\)

3. Điều chế

- Trong phòng thí nghiệm: P + 5HNO₃(đặc) $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$H₃PO₄ + 5NO₂ ↑ + H₂O

- Trong công nghiệp: Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_4(đặc) $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ 3CaSO₄↓ + 2H₃PO₄

=> H₃PO₄ không tinh khiết, có chất lượng thấp

P $\xrightarrow{{{t}^{0}}}$ P₂O₅ → 2H₃PO₄ => H₃PO₄ có độ tinh khiết và nồng độ cao

H. MUỐI PHOTPHAT (PO₄^3-)

1. Tính tan:

- Tất cả các muối đihiđrophotphat đều tan trong nước

- Muối photphat trung hòa và muối hiđrophotphat: trừ muối Na⁺, K⁺, NH₄⁺ là dễ tan, còn lại đều không tan hoặc ít tan trong nước.

Na₃PO₄ tạo từ kim loại mạnh và gốc axit yếu => Dung dịch Na₃PO₄ có môi trường kiềm

2. Nhận biết ion photphat:

Dùng thuốc thử AgNO₃ : 3Ag⁺ + PO₄^3- → Ag₃PO₄ \( \downarrow \)  _{màu vàng}

3. PHÂN BÓN HÓA HỌC

Phân đạm: Độ dinh dưỡng = %N

VD: NH₄NO₃

Độ dinh dưỡng\( = \frac{{2.14}}{{80}}.100\%  = 35\% \)    

Phân lân: Độ dinh dưỡng = %P₂O₅

VD: Ca(H₂PO₄)₂

Độ dinh dưỡng= \(\frac{{142}}{{40 + (2 + 31 + 16.4).2}}.100\%  \approx 60,7\% \)    

Phân kali: Độ dinh dưỡng = %K₂O

VD: KNO₃

Độ dinh dưỡng\( = \frac{{1/2.(39.2 + 16)}}{{39 + 62}}.100\%  \approx 46,5\% \)