Bài 4. Ammonia và một số hợp chất ammonium trang 18, 19, 20, 21 SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo

4.1

Liên kết trong phân tử NH₃ là

A. liên kết cộng hoá trị phân cực.

C. liên kết cộng hoá trị không phân cực.

B. liên kết ion.

D. liên kết hydrogen.

Phương pháp giải:

Phân tử ammonium có dạng hình chóp tam giác, được cấu tạo bởi 3 liên kết cộng hóa trị phân cực N – H. Trên nguyên tử N còn 1 cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Lời giải chi tiết:

Liên kết trong phân tử NH₃ được hình thành bởi cặp electron dùng chung giữa nguyên tử N và các nguyên tử H. Do độ âm của N lớn hơn độ âm điện của H nên cặp electron dùng chung bị lệch về phía N.

=> Liên kết hoá học trong phân tử NH₃ là liên kết cộng hóa trị phân cực.

→ Chọn A.

4.2

Trong dung dịch, ammonia thể hiện tính base yếu do

A. phân tử ammonia chứa liên kết cộng hoá trị phân cực và liên kết hydrogen.

B. phân tử ammonia chứa liên kết cộng hoá trị phân cực và liên kết ion.

C. phần lớn các phân tử ammonia kết hợp với nước tạo ra các ion \[{\rm{NH}}_4^ + \] và OH^-.

D. một phần nhỏ các phân tử NH₃ kết hợp với ion H⁺ của nước tạo \[{\rm{NH}}_4^ + \] và OH^-.

Phương pháp giải:

Theo thuyết acid, base của Bronsted – Lowry: Acid là chất cho H⁺ (proton), base là chất nhận H⁺.

Lời giải chi tiết:

Khi tan trong nước, ammonia nhận thêm H⁺ từ nước, do đó ammonia có tính base.

→ Chọn D.

4.3

Để tạo độ xốp cho một số loại bánh, có thể dùng chất nào sau đây?

A. (NH₄)₃PO₄.              B. NH₄HCO₃.                C. CaCO₃.                     D. NaCl.

Phương pháp giải:

Muối ammonium dễ bị phân hủy khi đun nóng.

Lời giải chi tiết:

NH₄HCO₃ thường được dùng làm bột nở trong sản xuất bánh bao:

Khi gặp nhiệt độ cao, NH₄HCO₃ bị phân hủy thành NH₃, CO₂ và hơi H₂O làm cho bánh nở to hơn và xốp.

\[{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{HC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}} \to {\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}} \uparrow {\rm{  +  C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}} \uparrow {\rm{  +  }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]

→ Chọn B.

4.4

Cho hỗn hợp khí (X) gồm N₂, H₂, NH₃ có tỉ khối so với khí hydrogen là 8. Dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H₂SO₄ đặc, dư thì thể tích khí còn lại một nửa. Thành phần % theo thể tích mỗi khí trong hỗn hợp (X) lần lượt là

A. 25% N₂, 25% H₂ và 50% NH₃.

B. 25% N₂, 50% H₂ và 25% NH₃.

C. 50% N₂, 25% H₂ và 25% NH₃.

D. 20% N₂, 30% H₂ và 50% NH₃.

Phương pháp giải:

NH₃ (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry. Do đó khi ammonia có phản ứng với dung dịch H₂SO₄.

Trong cùng một điều kiện, tỉ lệ mol bằng tỉ lệ thể tích.

Lời giải chi tiết:

Giả sử tổng số mol của hỗn hợp X là 1 mol.

Ta có: NH₃ phản ứng với H₂SO₄ đặc, do đó sau khi dẫn hỗn hợp khí (X) đi qua dung dịch H₂SO₄ đặc, còn lại khí N₂, H₂.

\[ \Rightarrow \% {{\rm{V}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}} = 50\% \]

\[ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}}} = 50\% {{\rm{n}}_{\rm{X}}} = 0,5 \times 1 = 0,5{\rm{ (mol)}}\]

Ta có: \[{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ =  }}{{\rm{n}}_{\rm{X}}}\]

\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = {{\rm{n}}_{\rm{X}}} - {{\rm{n}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}\\{\rm{                     =  1}} - {\rm{0,5  =  0,5 (mol)  (1)}}\end{array}\]

Ta có: \[{{\rm{d}}_{{\raise0.7ex\hbox{${\rm{X}}$} \!\mathord{\left/

 {\vphantom {{\rm{X}} {{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}}\right.\kern-\nulldelimiterspace}

\!\lower0.7ex\hbox{${{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}$}}}}{\rm{ =  8}}\]

\[ \Leftrightarrow \frac{{{{\rm{M}}_{\rm{X}}}}}{{{{\rm{M}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}}}{\rm{  =  8}} \Rightarrow {{\rm{M}}_{\rm{X}}} = 8 \times {{\rm{M}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 8 \times 2 = 16{\rm{ (amu)}}\]

Ta lại có: \[{{\rm{m}}_{\rm{X}}} = {{\rm{n}}_{\rm{X}}} \times {{\rm{M}}_{\rm{X}}}\]

\[\begin{array}{l} \Leftrightarrow {{\rm{m}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  }}{{\rm{m}}_{{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}}}{\rm{ =  }}{{\rm{n}}_{\rm{X}}} \times {{\rm{M}}_{\rm{X}}}\\ \Leftrightarrow 28{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  2}}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  17}} \times {\rm{0,5  =  1}} \times {\rm{16}}\\ \Leftrightarrow 28{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ +  2}}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 7,5{\rm{   (2)}}\end{array}\]

Giải hệ phương trình gồm (1) và (2): \[{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ =  }}{{\rm{n}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ =  0,25 (mol)}}\]

\[ \Rightarrow {\rm{\% }}{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ =  \% }}{{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}}{\rm{ =  }}\frac{{0,25}}{1} \times 100\%  = 25\% \]

→ Chọn A.

4.5

Trong các phát biểu sau, phát biểu nào không đúng?

A. Ở điều kiện thường, NH₃ là chất khí không màu.

B. Khí NH₃ nặng hơn không khí.

C. Khí NH₃ dễ hoá lỏng, tan nhiều trong nước.

D. Phân tử NH₃ chứa các liên kết cộng hoá trị phân cực.

Phương pháp giải:

Ammonia là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí. Ammonia tan rất nhiều trong nước tạo thành dung dịch ammonia.

Phân tử ammonium có dạng hình chóp tam giác, được cấu tạo bởi 3 liên kết cộng hóa trị phân cực N – H.

Lời giải chi tiết:

Phát biểu B không đúng vì:

\[{{\rm{d}}_{{\raise0.7ex\hbox{${{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}}$} \!\mathord{\left/

 {\vphantom {{{\rm{N}}{{\rm{H}}_3}} {{\rm{kk}}}}}\right.\kern-\nulldelimiterspace}

\!\lower0.7ex\hbox{${{\rm{kk}}}$}}}}{\rm{  =  }}\frac{{{\rm{17}}}}{{{\rm{29}}}}{\rm{  <  1}}\] => Khí ammonia nhẹ hơn không khí .

→ Chọn B.

4.6

Trong phòng thí nghiệm, người ta có thể phân biệt muối ammonium với một số muối khác bằng cách cho nó tác dụng với dung dịch base. Hiện tượng nào xảy ra?

A. Thoát ra một chất khí màu lục nhạt, làm xanh giấy quỳ tím ẩm.

B. Thoát ra một chất khí không màu, làm xanh giấy quỳ tím ẩm.

C. Thoát ra một chất khí màu nâu đỏ, làm xanh giấy quỳ tím ẩm.

D. Thoát ra một chất khí không màu, làm hồng giấy quỳ tím ẩm.

Phương pháp giải:

Dung dịch ammonium phản ứng với dung dịch base, đun nóng sinh ra khí ammonia.

NH₃ (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry. Dung dịch ammonia làm quỳ tím hóa xanh, phenolphthalein hóa hồng.

Lời giải chi tiết:

Muối ammonium phản ứng với dung dịch base sinh ra khí ammonia (không màu) làm quỳ tím hóa xanh.

Ví dụ: \[{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{Cl  +  NaOH}} \to {\rm{NaCl  +  N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}} \uparrow {\rm{ +  }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\]

→ Chọn B.

4.7

Trong các nhận xét dưới đây về muối ammonium, nhận xét nào đúng?

A. Muối ammonium tồn tại dưới dạng tinh thể ion, phân tử gồm cation ammonium và anion hydroxide.

B. Tất cả muối ammonium đều dễ tan trong nước, khi tan điện li hoàn toàn thành cation ammonium và anion gốc acid.

C. Dung dịch muối ammonium phản ứng với dung dịch base đặc, nóng thoát ra chất khí làm quỳ tím ẩm hoá đỏ.

D. Khi nhiệt phân các muối ammonium luôn có khí NH₃ thoát ra.

Phương pháp giải:

Phân tử chứa liên kết ion được tạo bởi cation ammonium (NH₄⁺) và anion gốc acid. Muối ammonium là tinh thể ion. Hầu hết các muối ammonium dễ tan trong nước. Muối ammonium dễ bị phân hủy khi đun nóng.

Lời giải chi tiết:

A sai vì phân tử muối ammonium gồm cation ammonium và anion anion gốc acid.

B đúng.

C sai vì dung dịch muối ammonium phản ứng với dung dịch base đặc, nóng thoát ra chất khí ammonia làm quỳ tím ẩm hoá xanh.

D sai vì muối có một số muối ammonium khi nhiệt phân không tạo NH₃. Ví dụ:

→ Chọn A.

4.8

Cho các phát biểu sau:

(1) Ammonia lỏng được dùng làm chất làm lạnh trong thiết bị lạnh.

(2) Để làm khô khí NH₃ có lẫn hơi nước, có thể dẫn khí NH₃ đi qua bình đựng dung dịch H₂SO₄ đặc.

(3) Khi cho quỳ tím ẩm vào lọ đựng khí NH₃, quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

(4) Nitrogen lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học.

Có bao nhiêu phát biểu đúng?

A. 2.                              B. 3.                              C. 1.                              D. 4.

Phương pháp giải:

- Một số ứng dụng của ammonia: Dùng trong hệ thống làm lạnh trong công nghiệp, sản xuất nitric acid (HNO₃), sản xuất phân đạm: NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄,… phân urea: (NH₂)₂CO,…

- NH₃ (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Bronsted – Lowry.

- Nitrogen lỏng được dùng để bảo quản máu, tế bào, trứng, tinh trùng,…

Lời giải chi tiết:

- Phát biểu đúng: (1), (4).

- Phát biểu sai: (2), (3).

+ (2) sai vì NH₃ phản ứng với H₂SO₄ đặc, do đó không sử dụng dung dịch H₂SO₄ đặc để làm khô khí NH₃.

+ (4) sai vì NH₃ (ammonia) là có tính base, làm quỳ tím ẩm hóa xanh.

→ Chọn A.

4.9

Tã lót trẻ em sau khi được giặt sạch vẫn còn mùi khai do vẫn lưu lại một lượng ammonia. Để khử hoàn toàn mùi của ammonia thì người ta cho vào nước xả cuối cùng một ít hoá chất có sẵn trong nhà. Hãy chọn hóa chất thích hợp:

A. Phèn chua.                                                     B. Giấm ăn.

C. Muối ăn.                                                        D. Nước gừng tươi.

Phương pháp giải:

NH₃ (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry.

Lời giải chi tiết:

Vì ammonia là dung dịch có tính base, nên ta cần một hóa chất có tính acid để khử ammonia. Trong các hóa chất trên, giấm ăn có tính acid (chứa acetic acid).

→ Chọn B.

4.10

Trong khí thải của quy trình sản xuất thuốc trừ sâu, phân bón hoá học có lẫn khí NH₃. Khí này rất độc đối với sức khoẻ của con người và gây ô nhiễm môi trường. Con người hít phải khí này với lượng lớn sẽ gây ngộ độc: họ, đau ngực (nặng), đau thắt ngực, khó thở, thở nhanh, thở khò khè; chảy nước mắt và bỏng mắt, mù mắt, đau họng nặng, đau miệng; mạch nhanh, yếu, sốc; lẫn lộn, đi lại khó khăn, chóng mặt, thiếu sự phối hợp, bồn chồn, ngẩn ngơ). Để xử lí NH₃ lẫn trong khí thải, người ta có thể dẫn khí thải qua một bể lọc chứa hoá chất nào sau đây?

A. Dung dịch Ca(OH)₂.                                      B. Dung dịch HCl.

C. Dung dịch NaOH.                                          D. Nước.

Phương pháp giải:

NH₃ (ammonia) là dung dịch có tính base theo thuyết acid – base của Brosted – Lowry.

Lời giải chi tiết:

Vì ammonia là dung dịch có tính base, nên ta cần một hóa chất có tính acid để khử ammonia. Trong các hóa chất trên, dung dịch HCl có tính acid.

→ Chọn B.

4.11

Khi phun NH₃ vào không khí bị nhiễm Cl₂ thấy xuất hiện “khói trắng”. Giải thích và viết phương trình hoá học minh hoạ.

Phương pháp giải:

Ammonia là một chất khử mạnh và dung dịch ammonia có tính base.

Lời giải chi tiết:

NH₃ là một chất khử mạnh, do đó ban đầu Cl₂ bị khử bởi NH₃: \[{\rm{2N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ +  3C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}} \to {{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{ +  6HCl}}\]

Sau đó NH₃ tiếp tục phản ứng với các phân tử HCl mới sinh ra từ phản ứng trên, tạo “khói trắng” NH₄Cl:

NH₃ + HCl → NH₄Cl

4.12

Cho một ít chất chỉ thị phenolphtalein vào dung dịch NH₃ loãng thu được dung dịch (A). Màu của dung dịch (A) thay đổi như thế nào khi

a) đun nóng dung dịch một hồi lâu.

b) thêm dung dịch HCl với số mol HCl bằng số mol NH₃ có trong dung dịch (A).

c) thêm vài giọt dung dịch Na₂CO₃.

d) thêm từ từ dung dịch AlCl₃ tới dư.

Phương pháp giải:

Xét cân bằng hóa học của dung dịch ammonia và vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier.

Muối trung hòa tạo bởi cation của base mạnh và anion gốc acid yếu bị thủy phân. Dung dịch thu được có môi trường base (pH >7)

Muối trung hòa tạo bởi cation của base yếu và anion gốc acid mạnh bị thủy phân. Dung dịch thu được có môi trường acid ( pH < 7)

Lời giải chi tiết:

Cho một ít chất chỉ thị phenolphtalein vào dung dịch NH₃ loãng thu được dung dịch (A) có màu hồng.

Cân bằng hóa học tồn tại trong dung dịch ammonia:

a) Khi đun nóng, khí NH₃ bay lên, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, làm lượng OH^- giảm (tính base giảm). Do đó, màu hồng của dung dịch (A) nhạt dần.

b) Khi thêm dung dịch HCl với số mol HCl bằng số mol NH₃, muối NH₄Cl được sinh ra từ phản ứng:

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Vì muối NH₄Cl bị thủy phân, tạo môi trường acid, dung dịch (A) dần mất màu hồng.

c) Thủy phân muối Na₂CO₃ cho môi trường base:

Do đó, dung dịch (A) có màu hồng đậm hơn.

d) Khi thêm AlCl₃ tới dư, xảy ra phản ứng: \[{\rm{AlC}}{{\rm{l}}_3} + {\rm{3N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{ +  3}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {\rm{Al(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}}{\rm{  +  3N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{Cl}}\]

Sau đó, NH₄Cl và AlCl₃ dư đều bị thủy phân, tạo môi trường acid:

Do đó, màu hồng của dung dịch (A) nhạt dần.

4.13

Xét phản ứng tổng hợp ammonia theo phương trình hoá học:

Ở nhiệt độ T, phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng.

a) Cân bằng chuyển dịch theo chiều nào khi thêm H₂? Khi thêm NH₃?

b) Khi tăng thể tích của hệ thì cân bằng dịch chuyển như thế nào?

c) Giá trị của hằng số cân bằng thay đổi như thế nào trong trường hợp a) và trường hợp b)?

Phương pháp giải:

Nguyên lí Le Chatelier: Một phản ứng thuận nghịch đang ở trạng thái cân bằng khi chịu một tác động từ bên ngoài như biến đổi nồng độ, áp suất, nhiệt độ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều làm giảm tác động đó.

Trong phản ứng thuận nghịch, hằng số cân bằng K_C của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Lời giải chi tiết:

a) Khi thêm H₂, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm lượng khí H₂, tức cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Khi thêm NH₃, cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm lượng khí NH₃, tức cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

b) Khi tăng thể tích của hệ (giảm áp suất của hệ), cân bằng chuyển dịch theo chiều làm tăng áp suất của hệ, tức là chiều làm tăng số mol khí của hệ (chiều nghịch).

c) Giá trị của hằng số cân bằng không thay đổi trong trường hợp a) và trường hợp b), vì K_C của phản ứng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà trong hai trường hợp trên, nhiệt độ không đổi.

4.14

Một lượng lớn ammonium ion trong nước rác thải sinh ra khi vứt bỏ vào ao hồ được vi khuẩn oxi hoá thành nitrate và quá trình đó làm giảm oxygen hòa tan trong nước gây ngạt cho sinh vật sống dưới nước. Người ta có thể xử lí nguồn gây ô nhiễm đó bằng nước vôi trong (dung dịch Ca(OH)₂) và khí chlorine để chuyển ammonium ion thành ammonia rồi chuyển tiếp thành nitrogen không độc thải ra môi trường. Giải thích cách làm này bằng phương trình hoá học.

Phương pháp giải:

Dung dịch ammonium phản ứng với dung dịch base .

NH₃ là một chất khử mạnh.

Lời giải chi tiết:

Trong dung dịch nước vôi trong, xảy ra phương trình điện li sau:

\[{\rm{Ca(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} \to {\rm{C}}{{\rm{a}}^{{\rm{2 + }}}}{\rm{ +  2O}}{{\rm{H}}^ - }\]

Ion ammonium phản ứng với base, sinh ra khí NH₃

NH₃ có tính khử mạnh, phản ứng với Cl₂ tạo khí N₂ không độc.

\[{\rm{2N}}{{\rm{H}}_3}{\rm{ +  3C}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}} \to {{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{ +  6HCl}}\]

4.15

Muối NH₄NO₃ sẽ nhiệt phân theo phản ứng nào trong 2 phản ứng sau?

Biết enthalpy tạo thành chuẩn của các chất có giá trị như sau:

Phương pháp giải:

So sánh biến thiên enthalpy của hai phản ứng.

Phản ứng tỏa nhiệt dễ xảy ra hơn.

Lời giải chi tiết:

_.\[\begin{array}{l}{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}(s) \to {\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}(g) + {\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}(g){\rm{    }}(1)\\{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0(1) = {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}) + {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({\rm{HN}}{{\rm{O}}_3}) - {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}})\\ = ( - 45,9) + ( - 134,31) - ( - 365,41) = 185,40{\rm{ (kJ)  >  0}}\\{\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}(s) \to {{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}(g) + 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(g){\rm{     }}(2)\\{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0(2) = {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}) + 2 \times {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({{\rm{H}}_2}{\rm{O}}) - {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{298}^0({\rm{N}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}{\rm{N}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}})\\ = 82,05 + 2 \times ( - 241,82) - ( - 365,41) =  - 35,97{\rm{ (kJ)  <  0}}\end{array}\]_.

Vì phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt, phản ứng (2) là phản ứng tỏa nhiệt nên phản ứng (2) dễ xảy ra hơn.

=> Muối NH₄NO₃ sẽ nhiệt phân theo phản ứng (2).

4.16

Hiện nay người ta sản xuất ammonia bằng cách chuyển hoá có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí methane (thành phần chính của khí thiên nhiên).

Để sản xuất khí ammonia, nếu lấy 841,7 m³ không khí (chứa 21,03% O₂; 78,02% N₂, còn lại là khí hiếm theo thể tích), thì cần phải lấy bao nhiêu m³ khí methane và bao nhiêu m³ hơi nước để có đủ lượng N₂ và H₂ theo tỉ lệ 1 : 3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp ammonia. Giả thiết các phản ứng (1), (2) đều xảy ra hoàn toàn và các thể tích khí đo ở cùng điều kiện.

Phương pháp giải:

Trong cùng một điều kiện, tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ mol.

Lời giải chi tiết:

  \[{{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 841,7 \times \frac{{21,03}}{{100}} = 177{\rm{ (}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}{\rm{)}}\]

\[{{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = 841,7 \times \frac{{78,02}}{{100}} = 656,7{\rm{ (}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}{\rm{)}}\]

Theo phương trình hóa học (2): \[{{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}(2)}} = \frac{1}{2} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2} \times 177 = 88,5{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\];\[{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (2)}}}} = {{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 177{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\]

Theo phương trình hóa học (3): \[{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 3 \times {{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = 3 \times 656,7 = 1970{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\]

Theo phương trình hóa học (1):

\[\begin{array}{l}{{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(1)}} = \frac{1}{4} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{4} \times 1970 = 492,5{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\\{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (1)}}}} = \frac{1}{2} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2} \times 1970 = 985{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\end{array}\]

\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}}} = {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(1)}} + {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(2)}} = 492,5 + 88,5 = 581{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\\ \Rightarrow {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}}} = {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (1)}}}} - {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (2)}}}} = 985 - 177 = 808{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\end{array}\]

4.17

Hợp chất có công thức hoá học NH₄NO₃ được giới chức quốc gia Lebanon xác định là nguyên nhân gây ra vụ nổ thảm khốc ở thủ đô Beirut vào ngày 04/08/2020. Tia lửa hàn trong quá trình sửa chữa nhà kho có thể đã làm 2 750 tấn NH₄NO₃ cất trữ phát nổ, phá huỷ nhiều nhà cửa, dẫn đến nhiều người thiệt mạng. Hãy giải thích vì sao NH₄NO₃ có khả năng phát nổ.

Phương pháp giải:

Phản ứng nhiệt phân NH₄NO₃ là phản ứng tỏa nhiệt, giải phóng năng lượng nhiệt khi xảy ra phản ứng.

Lời giải chi tiết:

Ammonium nitrate khi ở nhiệt độ cao bị phân huỷ thành khí N₂O và hơi nước, là một phản ứng toả nhiệt và năng lượng lớn. Khi phản ứng nổ xảy ra, năng lượng được giải phóng một cách đột ngột dưới áp lực rất tăng nhanh, còn được gọi là sóng nổ hoặc sóng xung kích. Sóng xung kích gây ra thiệt hại lớn cho môi trường xung quanh. Ammonium nitrate có thể tự phân huỷ qua thời gian. Tia lửa hàn trong quá trình sửa chữa nhà kho đã khơi mào phản ứng phân huỷ ammonium nitrate gây nổ.