Ammonia NH3: cấu tạo, tính chất vật lí, tính base, tính khử, điều chế và bài tập có đáp án Hóa 11
Ammonia (NH3) là chất khí mùi khai, tan rất nhiều trong nước. Tính chất hóa học là tính base yếu, tính khử và khả năng tạo phức. Bài viết trình bày cấu tạo, phương trình phản ứng, điều chế trong phòng thí nghiệm và công nghiệp, bài tập có đáp án.
Ammonia là gì?
Ammonia có công thức $\ce{NH3}$, là chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí, tan rất nhiều trong nước. Phân tử có dạng chóp tam giác, phân cực, nguyên tử N còn một cặp electron chưa liên kết nên ammonia thể hiện tính base yếu và có thể tạo liên kết cho - nhận.
Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường $\ce{NH3}$ là khí; $1$ L nước hòa tan khoảng $800$ L $\ce{NH3}$. Dung dịch ammonia đặc khoảng $25\%$ có mùi khai, bay hơi mạnh, gây kích ứng. Thí nghiệm "phun nước" dùng khí $\ce{NH3}$ chứng minh độ tan rất lớn.
Tính chất hóa học
| Tính chất | Phản ứng |
|---|---|
| Tính base yếu | $\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}$ (làm quỳ tím hóa xanh, phenolphthalein hóa hồng) |
| Tác dụng với acid | $\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$ (khói trắng) |
| Tạo phức | $\ce{Cu(OH)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4](OH)2}$ (dung dịch xanh thẫm) |
| Tính khử | $\ce{4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2O}$ (cháy) |
| Tính khử | $\ce{4NH3 + 5O2 ->[Pt, 850 °C] 4NO + 6H2O}$ |
| Tính khử | $\ce{2NH3 + 3Cl2 -> N2 + 6HCl}$ |
Ví dụ 1
Vì sao khi đưa đũa thủy tinh nhúng $\ce{HCl}$ đặc lại gần miệng bình $\ce{NH3}$ thấy khói trắng?
$\ce{NH3}$ và $\ce{HCl}$ bay hơi gặp nhau tạo hạt rắn $\ce{NH4Cl}$ nhỏ li ti: $\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$.
Ví dụ 2
Dẫn $2{,}479$ L khí $\ce{NH3}$ (điều kiện chuẩn) vào dung dịch $\ce{HCl}$ dư. Tính khối lượng muối.
$n_{\ce{NH3}} = 0{,}1$ mol nên $m_{\ce{NH4Cl}} = 0{,}1 \cdot 53{,}5 = 5{,}35$ g.
Điều chế và ứng dụng
- Phòng thí nghiệm: $\ce{2NH4Cl + Ca(OH)2 ->[t] CaCl2 + 2NH3 ^ + 2H2O}$, thu khí bằng cách đẩy không khí (úp bình).
- Công nghiệp: $\ce{N2 + 3H2 <=> 2NH3}$ (Haber).
- Ứng dụng: sản xuất phân đạm, $\ce{HNO3}$, chất làm lạnh, dung dịch tẩy rửa.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết phương trình $\ce{NH3}$ tác dụng với $\ce{H2SO4}$ tạo muối trung hòa.
- Vì sao dung dịch $\ce{NH3}$ làm phenolphthalein hóa hồng?
- Viết phương trình $\ce{NH3}$ khử $\ce{CuO}$ thành Cu.
- Tính thể tích $\ce{NH3}$ (điều kiện chuẩn) thu được khi cho $5{,}35$ g $\ce{NH4Cl}$ tác dụng với $\ce{NaOH}$ dư.
- Nêu hai ứng dụng của ammonia.
Đáp án
- $\ce{2NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4}$.
- Vì $\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}$ tạo ion $\ce{OH-}$.
- $\ce{2NH3 + 3CuO ->[t] N2 + 3Cu + 3H2O}$.
- $n_{\ce{NH4Cl}} = 0{,}1$ mol nên $V = 0{,}1 \cdot 24{,}79 = 2{,}479$ L.
- Sản xuất phân đạm; sản xuất $\ce{HNO3}$.
Tổng kết
Bài học liên quan
Xem tất cả bài học chủ điểm Nitrogen và sulfur
Câu hỏi thường gặp
Ammonia có tính chất hóa học gì?
Tính base yếu, tính khử và khả năng tạo phức.
Ammonia điều chế thế nào?
Công nghiệp từ $\ce{N2}$ và $\ce{H2}$; phòng thí nghiệm từ $\ce{NH4Cl}$ và $\ce{Ca(OH)2}$.
Vì sao NH3 tan nhiều trong nước?
Vì phân tử phân cực và tạo liên kết hydrogen với nước.
Nhận biết NH3 bằng cách nào?
Quỳ tím ẩm hóa xanh hoặc tạo khói trắng với HCl đặc.