Giáo án Hóa học Lớp 11 - Bài 12: Amoniac và muối Amoni

AMONIAC VÀ MUỐI AMONI —– I. Mục tiêu bài học. 1. Về kiến thức: Giúp học sinh hiểu: Tính chất hoá học của Amoniac và muối Amoni. Vai trò quan trọng của Amoniac và muối amoni trong đời sống và trong kĩ thuật. Học sinh biết phương pháp điều chế Amoniac trong phòng thí nghiệm và công nghiệp. 2. Về kĩ năng: Dựa vào cấu tạo phân tử để giải thích tính chất vật lí, hoá học của amoniac và muối amoni. Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng để giải thích các điều kiện kĩ thuật trong sản xuất amoniac. Rèn luyện khả năng lập luận logic và khả năng viết các phương trình trao đổi ion. 3. Về tình cảm, thái độ. Nâng cao tình cảm yêu khoa học. Có ý thức gắn những hiểu biết về khoa học đối với đời sống. II. Chuẩn bị: Dụng cụ, hoá chất thí nghiệm tính tan của NH3, tác dụng với axit của NH3. Tranh vẽ thí nghiệm NH3 + CuO, sơ đồ tổng hợp NH3 trong công nghiệp. III. Kiểm tra bài cũ: Trình bày cấu tạo phân tử N2 .Vì sao ở điều kiện thường N2 là một chất trơ? Ở điều kiện nào N2 trở nên hoạt động hơn? Nêu những tính chất hoá học đặc trưng của N2 và dẫn ra những phản ứng hoá học để minh hoạ. IV. Bài giảng. Đặt vấn đề : Trong các hợp chất của Nitơ thì NH3 là hợp chất có ứng dụng thực tế lớn, từ NH3 sản xuất ra phân đạm, axit nitric ...Vậy NH3 có cấu tạo phân tử thế nào, tính chất của NH3 ra sao ... ? Các nội dung này được nghiên cứu trong bài học hôm nay. AMONIAC Hoạt động của giáo viên Nội dung bài học - Dựa vào cấu tạo nguyên tử N, H hãy mô tả sự hình thành phân tử NH3. - Đọc SGK mô tả cấu tạo phân tử NH3? - Viết công thức e, CTCT của phân tử NH3? - Vì sao góc liên kết là 107o (mặc dù lai hoá sp3)? - Phân tử NH3 là phân tử phân cực (N độ âm điện lớn hơn do đó N âm điện hơn, H dương điện hơn). - Phân tử cấu tạo hình tháp (lai hoá tứ diện) nguyên tử N ở đỉnh hình tháp. - Phân tử có cấu tạo không đối xứng do đó phân tử phân cực. I. Cấu tạo phân tử. - Nguyên tử N tạo thành 3 cặp e chung với 3 nguyên tử H. - Trên nguyên tử N còn một cặp e không liên kết. - Phân tử NH3 được biểu diễn bằng công thức : - Phân tử hình tháp đáy tam giác đều. - Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hoá trị có cực, phân tử là phân tử có cực. ò KL: Trong phân tử NH3, nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử H bằng 3 liên kết cộng hoá trị có cực , ở nguyên tử N còn một cặp e chưa liên kết. NH3 là phân tử có cực. - Quan sát lọ đựng NH3, xác định trạnh thái, màu sắc, mùi. - TN tính tan của NH3 trong nước: học sinh quan sát hiện tượng, giải thích. - Vì sao nước phun mạnh vào bình? - Dung dịch trong lọ có màu hồng? Kết luận về tính chất của NH3. II. Tính chất vật lí. - NH3 là chất khí không màu, mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí. - Khí NH3 tan nhiều trong nước, tạo thành dung dịch có tính kiềm yếu (1 lít H2O ở 20oC hoà tan 800 lít NH3). - Phân tử phân cực do đó nó không ngững tan tốt trong nước mà còn tan tốt trong các dung môi phân cực khác. - Khi NH3 tan trong nước tạo dung dịch kiềm. Viết phương trình NH3 + H2O? - Vì sao NH3 là một bazơ yếu? Dùng chất chỉ thị nào để nhận ra NH3? Chú ý: Không viết công thức NH4OH. Thí nghiệm NH3 + HCl : - Vì sao NH3 dễ dàng kết hợp với H+? (nguyên tử N còn cặp e chưa liên kết, H+ có opitan trống " tạo liên kết cho nhận.) Giáo viên tiến hành thí nghiệm : FeCl3 + dd NH3 AlCl3 + dd NH3 Học sinh quan sát hiện tượng và viết phương trình phản ứng. Đặt vấn đề : Ngoài tính chất hoá học của một bazơ NH3 còn có tính chất đặc biệt khác : TN1 : CuSO4 + NH3 + H2O " phức tan. TN2 : NaCl + AgNO3 " $ trắng Nếu cho tiếp NH3 vào thì kết tủa lại tan. - Vì sao NH3 kết hợp với ion Ag+, Cu2+ mà không kết hợp với ion Al3+. (Có sự cho nhận cặp e tự do ở N trong NH3 với opitan trống của nguyên tử kim loại.). - Xác định số oxi hoá của N trong NH3? (-3) - Các số oxi hoá có thể có của N? (-3, 0, +2, +4, +5). - Học sinh đọc sách giáo khoa cho biết NH3 thể hiện tính khử như thế nào? - TN CuO + NH3 học sinh quan sát, giải thích dấu hiệu phản ứng, kĩ thuật thí nghiệm. Kết luận : Tính chất của NH3 : - NH3 trong dd hay ở thể khí đều có tính baơ yếu: tác dụng với nước, axit. - NH3 có tính khử: Tác dụng với O2, Cl2 và một số oxit kim loại.Số oxi hoá của N từ -3 chuyển lên 0 hoặc +2. - NH3 có tính chất đặc biệt: Khả năng tạo phức với nhiều kim loại nhờ tạo liên kết cho nhận. III. Tính chất hoá học. Tính bazơ yếu. a.Tác dụng với H2O: Một phần nhỏ các phân tử NH3 kết hợp với H+ của H2O : NH3 + H2O D NH4+ + H2O Ở 250C Kb = 1,8 . 10-5 do đó NH3 là một bazơ yếu làm quỳ tím chuyển sang màu xanh, phenolphtalein chuyển sang màu hồng. b. Tác dụng với axit. NH3 kết hợp dễ dàng với H+ của dung dịch axit tạo nên muối amoni : 2NH3 + H2SO4 " (NH4)2SO4 NH3 + H+ " NH4+ NH3(k) + HCl(k) " NH4Cl (h) Phản ứng này dùng để nhận ra NH3 và ngược lại. c. Tác dụng với dung dịch muối của nhiều kim loại " kết tủa hidroxit kim loại. Al3++3NH3+3H2O"Al(OH)3$+ NH4+ Fe2++2NH3+H2O"Fe(OH)2 $+ 2NH4+ Khả năng tạo phức. NH3 có khả năng hoà tan hidroxit hay muối ít tan của một số kim loại tạo thành dung dịch phức chất : Cu(OH)2+4NH3 " [Cu(NH3)4](OH)2 Phương trình ion : Cu(OH)2+4NH3"Cu(NH3)42++ 2OH- Dd dịch phức đồng có màu xanh thẫm. AgCl + 2NH3 " Ag(NH3)2+ + Cl- Phân tử NH3 kết hợp với các ion Cu2+ , Ag+ ... bằng các liên kết cho nhận giữa cặp e chưa sử dụng của nguyên tử N với ion kim loại. Tính khử. - NH3 có tính khử vì N có số oxi hoá -3 là số oxi thấp nhất của N. Cũng chính vì vậy mà NH3 chỉ thể hiện tính khử, không bao giờ thể hiện tính oxi hoá. - So với H2S tính khử của NH3 yếu hơn. a. Tác dụng với oxi. - Cháy trong oxi " N2, hơi nước. 4NH3 + 3O2 " 2N2 + 6H2O - Đốt NH3 trong không khí có xt Pt ở nhiệt độ 850-9000C " NO + H2O 4NH3 + 5O2 " 4NO + 6H2O b. Cháy trong Clo. Amoniac tự bốc cháy trong khí Cl2 tạo khói trắng NH4Cl. 3Cl2 + 2NH3 " 2NH4Cl + N2 c.Tác dụng với oxit kim loại : 3CuO + 2NH3 " 3Cu + N2 + 3H2O (đen) (đỏ) Phương pháp điều chế NH3 trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm? Vì sao trong công nghiệp lại điều chế bằng phương pháp tổng hợp? - Nêu điều kiện phản ứng tổng hợp NH3? - Muốn cho cân bằng chuyển dịch tạo nhiều NH3 cần tác động yếu tố nào? (p, to,xt). Vì sao? Quan sát sơ đồ thiết bị, nghiên cứu quá trình vân chuyển của nguyên liệu và sản phẩm trong thiết bị tổng hợp NH3. IV. Ứng dụng và điều chế. Ứng dụng. Amoniac là một trong các hoá chất có nhiều ứng dụng, đặc biệt trong nông nghiệp. - Dung dịch amoniac có thể dùng trực tiếp làm phân bón. - Từ dung dịch amoniac điều chế các muối amoni mà ứng dụng chủ yếu làm phân bón. - Điều chế các hoá chất khác như: HNO3, xô đa, ure... Điều chế. Trong phòng thí nghiệm. - Muối amoni + kiềm : 2NH4Cl+Ca(OH)2"CaCl2+2NH3+2H2O - Điều chế nhanh với lượng nhỏ: Đun dd NH3. Làm khô NH3: Dùng CaO mới nung. Trong công nghiệp. Tổng hợp : 2N2 + 3H2 D 2NH3 rH = -92 KJ - Phản ứng toả nhiệt, thuận nghịch. Điều kiện tối ưu sản xuất NH3 : p = 300-1000 at ; t0 = 450 – 5000C Xúc tác: Fe kim loại được hoạt hoá bằng Al2O3, K2O. Kết luận : - Trong phòng thí nghiệm NH3 được điều chế bằng phản ứng giữa muối amoni với kiềm hoặc từ dd NH3 đậm đặc. - Trong công nghiệp: NH3 được điều chế bằng phương pháp tổng hợp trực tiếp từ N2 và H2 ở nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp. Bài tập củng cố: Bài 1: Từ đặc điểm cấu tạo phân tử, số oxi hoá của N trong phân tử NH3 có nhận xét gì về tính chất của NH3? Cho ví dụ minh hoạ. Bài 2: So sánh tính chất giữa H2S và NH3 có đặc điểm gì giống nhau và khác nhau? Nguyên nhân? Bài 3: Nêu cách thu khí NH3? Cách thu khí này giống cách thu các khí nào đã biết? Tại sao? Bài tập về nhà: Các em làm các bài tập trong SGK và một số bài trong sách bài tập.