Đề kiểm tra 45 phút Hóa 11 Chủ đề 2: Nitrogen và sulfur CD

Ý nghĩa hoá học của câu ca dao trên:

Khi có sấm sét:

N₂ + O₂ ⇄ 2NO

NO dễ dàng tác dụng với oxygen trong không khí tạo thành NO₂

2NO + O₂ → 2NO₂

NO₂ kết hợp với oxygen trong không khí và nước mưa tạo thành nitric acid.

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Nitric acid rơi xuống đất kết hợp với một số khoáng chất trong đất tạo thành muối nitrate (đạm nitrate) cung cấp cho cây trồng. Vì vậy trong mùa hè ít nắng nóng cây cối đều héo úa nhưng nếu có một trận mưa giông thì ngày hôm sau cây cối sẽ xanh tốt hơn.

Gọi số mol của Al và Fe lần lượt là x và y mol

m_{hỗn hợp} = 27x + 56y = 11                     (1)

Quá trình nhường - nhận electron:

Bảo toàn electron:

3.n_Al + 3.n_Fe = 3.n_NO x + y = 0,3            (2)

Từ (1) và (2) x = 0,2; y = 0,1

m_Al = 0,2.27 = 5,4 gam

     m_Fe = 0,1.56 = 5,6 gam

Cây không sử dụng được nitrogen trong phân tử N₂ trong không khí vì phân tử N₂ có liên kết ba bền vững cần phải đủ điều kiện mới bẻ gãy được.

Áp dụng quy tắc xác định số oxi hóa của nguyên tử nguyên tố trong hợp chất:

Khi sục khí SO₂ vào dung dịch H₂S thì dung dịch bị vẩn đục màu vàng do S sinh ra:

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O

Ta có quá trình nhường - nhận electron:

0,05     →       0,1

           0,1 → 0,01 

V = 0,01.22,4 = 0,224 lít 

Nitrogen monoxide, nitrogen dioxide (NO_x) cùng với sulfur dioxide trong khí quyển là nguyên chính dẫn đến hiện tượng mưa acid.

Nitrogen phản ứng với oxygen ở nhiệt độ rất cao, khoảng 3000^oC, tạo ra nitrogen monoxide (NO).

N₂(g) + O₂(g) NO(g)

Để hạn chế khí SO₂ bay ra, người ta sử dụng bông tẩm xút vì xút có khả năng phản ứng:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Theo sơ đồ phản ứng ta có:

FeS₂ → 2SO₂ → 2SO₃ → 2H₂SO₄

 1 mol                 ←                2 mol

Khí Z gồm H₂ và H₂S

Ta có: n_Z = 0,12 mol

Bảo toàn nguyên tố H:

n_HCl = 2n_H2 + 2n_H2S = 2n_Z

n_HCl = 0,24 mol

Bảo toàn nguyên tố Cl:

n_HCl = 2n_FeCl2

Bảo toàn nguyên tố Fe:

n_Fe(X) = n_FeCl2 = 0,12 mol

m_Fe = 6,72g

Phương trình hóa học:

MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂ ↑ + H₂O

CO₂ làm vẩn đục nước vôi trong:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓+ H₂O

 Số oxi hóa thấp nhất của nguyên tố nitrogen trong các hợp chất là -3.

n_Cu = 0,03 mol

Ta có: 2Fe³⁺ + Cu → 2Fe²⁺ + Cu²⁺

=> nFe³⁺(Y) =0,6 mol => n_FeS = 0,6 mol

FeS → Fe³⁺ + S⁺⁶ + 9e

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

=> Bảo toàn e: n_NO =3.nFe³⁺ = 0,18 mol

Dung dịch Y chứa Fe₂(SO₄)₃ và Fe(NO₃)₃

Bảo toàn nguyên tố S: n_Fe2(SO4)3=1/3.n_FeS = 0,02 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe và S :

n_FeS = 2.n_Fe2(SO4)3 + n_Fe(NO3)3

=> n_Fe(NO3)3= 0,06 − 2.0,02 = 0,02 => n_NO − 3n_NO3− _muối = 0,06 mol

Bảo toàn nguyên tố

N: n_HNO3 = n_NO + n_{NO3− muối} = 0,36 + 0,12 = 0,24 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol NO và NO₂ trong hỗn hợp X

Ta có: 30x + 46y = 19,8 (1)

Theo định luật bảo toàn mol e: n_{e (KL nhường)} = n_{e (N nhận)} = 0,9 mol

hay: 3x + y = 0,9 (2)

Từ (1) và (2) ta có 

=>

N₂ thể hiện tính khử khi tác dụng với O₂ và thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại (Mg, Li, H₂,...)

H₂SO₄ đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt), tuy nhiên Al, Fe và Cr lại thụ động khi tác dụng với H₂SO₄ đặc, nguội. 

NH₄NO₂ N₂ + 2H₂O 

n_N2 = 0,2 mol

  V_N2 = 4,48

Phương trình phản ứng:

Mg + S → MgS

Ta có:

Chất rắn gồm: MgS: 0,1 mol và Mg dư 0,1 mol

⇒ m_rắn = 56.0,1 + 24.0,1 = 8 gam.

Để nhận biết sự có mặt của ion sulfate (SO₄^2-) trong dung dịch, người ta thường sử dụng muối của Ba²⁺ như barium chloride, barium nitrate.

Dùng BaCl₂ cho vào 2 dung dịch để phân biệt Na₂SO₄ và NaCl: Dung dịch làm xuất hiện kết tủa trắng là Na₂SO₄; dung dịch còn lại không có hiện tượng gì là NaCl.

Ta có phương trình phản ứng:

Mg + H₂SO₄ MgSO₄ + H₂

Al + H₂SO₄  Al₂(SO₄)₃ + H₂

Áp dụng nhanh công thức :

m_{muối sulfate} = m_KL + m_SO4^2-

m_{muối sulfate} = 0,52 + 0,015. 96 = 1,96 gam

 Phân tử ammonia có dạng hình chóp tam giác

 N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃          ∆H < 0

Khi tăng áp suất cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm số mol khí (tức là chiều thuận).

Phản ứng thuận có ∆H < 0 nên là phản ứng tỏa nhiệt.

Nên khi giảm nhiệt độ cân bằng chuyển dịch theo chiều phản ứng thuận (tỏa nhiệt)

Vậy hiệu suất của phản ứng giữa N₂ và H₂ tạo thành sẽ tăng nếu: tăng áp suất và giảm nhiệt độ.

Quy đổi hỗn hợp ban đầu về Fe (x mol), Cu (y mol) và O (z mol)

⇒ m_{hỗn hợp} = 56x + 64y + 16z = 4,88             (1)

n_SO2 = 0,045 mol

Bảo toàn electron:

3.n_Fe + 2.n_Cu = 2.n_O + 2.n_SO2

⇒ 3x + 2y = 2z + 2.0,045                                 (2)

dung dịch chứa 13,2 gam muối Fe₂(SO₄)₃ và CuSO₄

⇒ 400.0,5x + 160y = 13,2                               (3)

Từ (1), (2), (3) ⇒ x = 0,05; y = 0,02; z = 0,05

m_Cu = 0,02.64 = 1,28 gam.

FeS₂  2H₂SO₄

 120                  196

m_{lí thuyết}  ←     98 tấn

 Vì quặng chứa 96% FeS₂ nên:

H₂SO₄ đặc không có tính acid, chỉ có tính oxi hóa mạnh. 

S không tác dụng với Pt; HCl; He, H₂SO₄ loãng.

S tác dụng với dãy chất: Zn, H₂, O₂, F₂.

S + Zn ZnS

S + H₂ H₂S

S + O₂ SO₂

S + 3F₂ SF₆

Cho lần lượt tới dư Ba(OH)₂ vào các mẫu thử:

NH₄NO₃: sủi bọt khí không màu, mùi khai.

Al(NO₃)₃: xuất hiện kết tủa keo trắng rồi tan.

(NH₄)₂SO₄: xuất hiện kết tủa trắng không tan.

Phân biệt được cả 3 dung dịch .

S không tan trong nước, tan ít trong ethanol, tan nhiều trong dầu hỏa, benzene.

Số oxi hóa của nguyên tố N trong các hợp chất:

Ta có các phản ứng:

(NH₄)₂CO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + 2NH₃↑ + 2H₂O

(NH₄)₂CO₃ + MgCl₂ → MgCO₃↓ + 2NH₄Cl

(NH₄)₂CO₃ + FeSO₄ → FeCO₃↓ + (NH₄)₂SO₄

(NH₄)₂CO₃ + 2NaOH → Na₂CO₃ + 2NH₃↑ + 2H₂O.

  N₂ + 3H₂   2NH₃

 Áp dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp N₂ và H₂ ta có: 

H₂ thiếu, hiệu suất phản ứng tính theo H₂. 

Chọn: 

n_{H2 pư} = 3.40% = 1,2 mol

n_{N2 phản ứng} = 0,4 mol; n_{NH3 sinh ra} = 0,8 mol.

n_Y = n_X − 0,8 = 2 + 3 − 0,8 = 4,2 mol 

Bảo toàn khối lượng:

 Vậy tỉ khối của Y với H₂ là 7,38 

Liên kết ba giữa hai nguyên tử N trong phân tử nitrogen có năng lượng rất lớn (946 kJ.mol^-1) nên rất khó bị phá vỡ. Vì vậy, ở nhiệt độ thường, nitrogen rất khó tham gia phản ứng.

 Số oxi hoá của lưu huỳnh trong hợp chất oleum H₂S₂O₇ là +6. 

 Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

Xác định số oxi hóa của các nguyên tử:

8Al + 30HNO₃ 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + H₂O

Ta có: n_H2 = 13,44:22,4 = 0,6 (mol)

Phương trình phản ứng hóa học

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄+ H₂

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Theo phương trình hóa học ta thấy: n_H2SO4 ­pứ = n_H2 = 0,6 (mol)

=> m_{H2SO4 pứ­} = 0,6. 98 = 58,8 (g);

m_H2 = 0,6.2 = 1,2 (g)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_KL + m_axit= m_muối + m_hidro

=> m_muối = m_KL + m_axit - m_hidro 

= 33,1 + 58,8 – 1,2 = 90,7 (g)

Gọi số mol của Na₂CO₃ và K₂CO₃ lần lượt là x và y ta có:

106x + 138y = 33,6 (1)

Bảo toàn nguyên tố C ta có:

n_CO2 = n_Na2CO3 = x mol

Bảo toàn nguyên tố C ta có:

n_CO2 = n_K2CO3 = y mol

=> n_CO2 = n_K2CO3 + n_Na2CO3

=> x + y = 6,72 : 22,4 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có

x =0,24375 mol , y = 0,05625 mol

Áp dụng bảo toàn Na ta có

n_Na2CO3 = n_Na2SO4 = 0,24375

Áp dụng bảo toàn K ta có:

n_K2CO3 = n_K2SO4 = 0,05625

=> m_{muối khan} = m_Na2SO4 = m_K2SO4 = 44,4 gam

Xét quá trình nhường nhận electron ta có:

 0,3   →          0,6 mol 

0,6 → 0,075 mol 

n_H2S = 0,075 mol V = 0,075.22,4 = 1,68 (l)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố với S:

n_H2SO4 = n_MgSO4 + n_H2S = 0,3 + 0,075 = 0,375 mol

m_{H2SO4 phản ứng} = 0,375.98 = 36,75 gam

Đặt n_N2 = x mol; n_SO2 = y mol

Ta có: M_X = 26.2 = 52 g/mol

28x + 64y = 52x + 52y

 y = 2x

 % V_SO2 = 100% − 33,33% = 66,67%