Ammonia và một số hợp chất ammonium

Trình bày cấu tạo phân tử ammonia

     

a)                                               b)                                      c)

Cấu tạo phân tử ammonia a), công thức Lewis của phân tử ammonia b) và mô hình phân tử ammonia c)

II. Tính chất của ammonia

1. Tìm hiểu tính chất vật lí của ammonia

Thí nghiệm về tính tan của NH₃ trong nước

• 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.

2. Tìm hiểu tính chất hóa học của ammonia

• Khi hòa tan ammonia vào nước:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-

• Ammonia (dạng khí cũng như dung dịch) tác dụng với acid tạo thành muối ammonium.

• Ammonia cháy trong oxygen tạo ra khí nitrogen và hơi nước.

4NH₃ + 3O₂ \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) 2N₂ + 6H₂O

• Oxi hóa ammonia bằng oxygen ở nhiệt độ cao, xúc tác Pt tạo thành NO và H₂O

4NH₃ + 5O₂ \(\overset{Pt, t^{\circ} }{\rightarrow}\) + 4NO + 6H₂O

III. Tổng hợp Ammonia

Vận dụng kiến thức hóa học cho phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen trong quá trình Haber

Các bước thực hiện của quá trình Haber:

• Hỗn hợp nitrogen và hydrogen (tỉ lệ mol 1:3) được nén ở áp suất cao và đưa vào tháp tổng hợp ammonia trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác thích hợp.
• Hỗn hợp khí đi ra từ tháp tổng hợp gồm N_2, H₂ và NH₃ được dẫn đến tháp làm lạnh. Ở đây NH₃ được hóa lỏng và được tách riêng, còn hỗn hợp khí N₂ và H₂ chưa phản ứng được đưa trở lại tháp tổng hợp.
• Phản ứng tổng hợp:

 N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)               \(\triangle_{\mathrm r}\mathrm H_{298}^{\mathrm o}\) = -92 kJ

Sơ đồ thiết bị tổng hợp ammonia trong công nghiệp theo quá trình Haber

IV. Muối ammonium

1. Tìm hiểu tính chất vật lí của ammonium

• Muối ammonium đều được tạo bởi cation ammonium (NH₄⁺) và gốc acid.

Ví dụ: ammonium chloride (NH₄Cl), ammonium sulfate ((NH₄)₂SO₄), ...

• Muối ammonium là những chất tinh thể ion. Hầu hết các muối ammonium dễ tan trong nước.

Muối ammoni sulfate

2. Tìm hiểu tính chất hóa học của ammonium

• Muối ammonium tác dụng với dung dịch kiềm khi đun nóng cho khí ammonia có mùi xốc đặc trưng. Phản ứng này dùng để nhận biết ion ammonium trong dung dịch.

NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O

Ví dụ:

NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O

NH₄NO₃ + NaOH → NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O

• Muối ammonium dễ bị phân huỷ khi đun nóng.

Ví dụ:

NH₄HCO₃ \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) NH₃ + CO₂ + HCl

NH₄NO₃ \(\overset{t^{\circ} }{\rightarrow}\) N₂O + 2H₂O

V. Ứng dụng

1. Tìm hiểu ứng dụng của ammonia

Ammonia được sử dụng để sản xuất nitric acid, các loại phân đạm. Ammonia còn được sử dụng làm chất làm lạnh, làm dung môi và nhiều ứng dụng khác trong đời sống.

Dùng trong hệ thống làm lạnh trong công nghiệp	Dùng để sản xuất phân bón urea	Dùng để sản xuất nitric acid
Một số ứng dụng của ammonia

2. Tìm hiểu ứng dụng của muối ammonium

• Ammonium nitrate (NH₄NO₃) được dùng làm phân bón bổ sung hàm lượng nitrogen cho cây
• Ammonium chloride (NH₄Cl) và ammonium sufate (NH₄SO₄) dùng làm phân đạm, phân bón, phức hợp,...

Phân bón ammoni nitrate	Phân DAP (diammonium phosphate)
Một số loại phân bón ammonium