Giáo án Hóa học Lớp 11 - Bài 12: Amoniac và muối Amoni (Bản hay)

Amoniac và muối amoni (2 tiết) A- Mục tiêu: 1-Kiến thức: Học sinh biết: + Trạng thái tự nhiên, dạng tồn tại, cấu tạo phân tử của amoniac và muối amoni. + Tính chất vật lí, tính chất hoá học cơ bản của amoniac và muối amoni. + Biết được ứng dụng và phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Học sinh hiểu: + Vì sao amoniac và muối amoni có tính khử. + Vì sao amoniac trong dung dịc có tính bagiơ, còn muối amoni thuỷ phân cho dung dịch có tính axit. + Hiểu được nguyên tắc điều chế trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Học sinh vận dụng: + Viết phương trình phản ứng minh hoạ cho các tính chất hoá học của amoniac và muối amôni. + Nhận biết amoniac và muối amoni + Vận dung nguyên lí chuyển dịch cân bằng để giẩi thích các điều kiện của phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ và hiđro. 2-Kĩ năng: + Rèn kĩ năng tra cứu đọc tài liệu để tìm các thông tin cần thiết. + Kĩ năng viết và cân bằng phương trình phản ứng hoá học (ghi rõ điều kiện,xúc tác). 3-Thái độ ,tình cảm: + Tạo cho học sinh có hứng thú trong học tập, có niềm tin vào khoa học, thấy ứng dụng lớn chủa amoniac và muối amoni trong thực tế sản xuất. B-Phương pháp : -Lồng ghép linh hoạt các phương pháp dạy học như: thuyết trình,trực quan, nêu vấn đề,phát vấn ,tự nghiên cứu để xây dựng bài giảng sinh động. -Phát huy hiệu quả bằng việc sử dụng các phương tiện dạy học như: thí nghiệm hoá học ;trình chiếu bằng máy tính . -Phát huy tính tích cực chủ động trong học tập, gây sự hứng thú cho học sinh. C- Chuẩn bị của giáo viên: 1) Thí nghiệm hoá học - Hoá chất: amoniac , muối amoni, quỳ tím, phenolphtalein,vv - Dụng cụ: ống nghiệm, giá kẹp 2)Bài giảng trên máy tính : -Máy tính và máy chiéu. -Bài giảng viết bằng phần mềm hoá học như: powerpint, Flash, Chem officecó sử dụng các thông tin tranh ảnh lấy từ mạng internet. D-Tiến trình bài giảng: Các yêu cầu đặt ra cho học sinh: Hiểu được các tính chất vật lí tính chất hoá học của amoniac và muối amoni. Hiểu rõ vai trò quan trọng của amoniac và muối amoni trong đời sống và sản xuất. Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng để giải thích các điều kiện của phản ứng tổng hợp amoniac. I-Amoniac: Phương pháp Thời gian Nội dung PP: -Thuyết trình -Trực quan -Nêu vấn đề GV: đưa ra công thức PT của amoniac từ đó yêu cầu học sinh xác định công thức cấu tạo. Câu hỏi: viết công thức CT của NH3 và xác định số oxi hoá của NH3 .Từ số oxi hoá có thể suy ra được tính chất gì của amoniac. 5 phút I - Công thức cấu tạo : Trong PT amoniac N có 3 e độc thân tạo 3 liên kết cộng hoá trị với 3 nguyên tử H. PT NH3 có cấu tạo hình tháp tam giác đáy là tam giác đều . Góc liên kết HNH =107°. Ba liên kết đều là liên két có cực ,các cặp e dùng chung đều nghiêng về phía nguyên tử N. Do đó PT amoniac là phân tử có cực. PP: -Trực quan và nghiên cứu SGK. Yêu cầu học sinh đọc SGK và rút ra được những tính chất vật lí cơ bản của NH3. Giáo viên cần nhấn mạnh những đặc điểm có lợi hay có hại của NH3 và đưa thêm một số thông tin về NH3 để tăng tính thực tiễn cho bài học. Câu hỏi: Em hãy nêu những tính chất vật lí cơ bản của amoniac. GV: Làm thí nghiệm chứng minh tính tan trong nước của NH3. Câu hỏi: Quan sát hiện tượng của thí nghiệm và giải thích tại sao nước lại phun thành các tia màu hồng? 3 phút II- Tính chất vật lí: Amoniac là chất khí không màu mùi xốc, nhẹ hơn không khí. NH3 tan nhiều trong nước:1 lit nước ở 20 độ có thể hoà tan được 800 lit khí NH3. Amoniac tan trong nước tạo thành dung dịch amoniac. Dung dịch amoniac đậm dặc thường có nồng độ 25%. Thí nghiệm chứng minh tính tan của NH3 trong nước: +Bình đựng NH3 úp ngược +Chậu nước có pha vài giọt phenolphthalein +Dùng ống kim chọc thủng nút lọ đựng NH3 lúc đó NH3 tan vào nước áp suất trong bình giảm nên nước phun từ chậu lên thành các tia màu hồng. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn -Nhóm thảo luận GV: Thuyết trình phần CTCT của amoniac ,từ đó gợi mở để học sinh đoán được tính chất hoá học của nó. Câu hỏi: Tại sao amoniac lại có tính bagiơ yếu. Từ đó viết phương trình phản ứng minh hoạ cho tính chất đó. GV: Cho học sinh thảo luận ỏ dưới lớp và gọi 1 em lên bảng. Nếu có điều kiện giáo viên làm thí nghiệm chứng minh tính bagiơ yếu của amoniac(làm hồng phenolphthalein). 32 phút 5 phút III-Tính chất hoá học: 1.Tính bagiơ yếu : a)Tác dụng với nước. Tan trong nước tạo thành ion amoni và OH. Dung dịch có tính bagiơ yếu. PTPƯ: NH3+ H2O D NH4+ + OH ˉ Kb=1,8.10-5 Dung dịch làm cho quỳ tím chuyển thành xanh, phenolphthalein thành màu hồng. Lợi dụng tính chất này để nhận biết amoniac. PP -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn -Nhóm thảo luận GV: +Nêu ra tính chất của amoniac có thể tác dụng với dung dịch axit tạo thành muối amoni. +Làm thí nghiệm nhúng 2 đũa thuỷ tinh vào 2 bính đựng dung dịch NH3 đặcvà HCl đặc. Sau đó đưa lại gần nhau. +Yêu cầu học sinh quan sát hiện tượng xảy ra và giải thích. Câu hỏi: Hãy viết phương trình phản ứng minh hoạ cho tính chất đó. GV: Gọi một em học sinh lên bảng, các em còn lại thảo luận theo nhóm và rút ra kết luận. 5 phút b) Tác dụng với axit: Amoniac dạng khí kết hợp dễ dàng với ion H+ tạo thành muối amoni. PT: 2NH3 + H2SO4 đ (NH4)2SO4 NH3 + H+ đ NH4+ Thí nghiệm: Nhúng 2 đũa thuỷ tinh vào 2 bính đựng dung dịch NH3 đặcvà HCl đặc. Sau đó đưa lại gần nhau thì thấy có khói trắngtạo thành. Khói này là nhữn hạt nhỏ li ti của tinh thể muối NH4Cl. Muối này được tạo thành do khí NH3 và HCl hoá hợp với nhau: PT: NH3(k) + HCl(k) đ NH4Cl (r) Phản ứng này cũng dùng để nhận biết amoniac. PP -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn -Nhóm thảo luận GV: Nhắc lại tính bazơ yếu của dung dịch amoniac.Yêu cầu học sinh liên hệ với kiến thức về bazơ mà các em đã học ở lớp dưới. Gợi mở để các em có thể trả lời được câu hỏi. Câu hỏi: Tại sao dung dịch amoniac có khả năng làm kết tủa nhiều hiđroxit kim loại khi tác dụng với dung dịch muối của chúng? Hãy viết phương trình phản ứng minh hoạ. GV: Gọi một em học sinh lên bảng, các em còn lại thảo luận theo nhóm và rút ra kết luận. 5 phút c) Dung dịch amoniac có khả năng làm kết tủa nhiều hiđroxit kim loại khi tác dụng với dung dịch muối của chúng. PT: Al3+ + 3NH3 +2H2O đ Al(OH)3 ¯+ NH4+ Fe2+ + 2NH3 + 2H2O đFe(OH)2 ¯+2NH4+ Phản ứng xảy ra tương tự với một số dung dịch muối khác như Mg2+, Fe3+. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề GV: Do phần này kiến thức hoàn toàn mới với các em nên giáo viên nêu ra vấn đề và giải thích cho các em hiểu rõ vấn đề vừa nêu. Sau đó giáo viên có thể yêu cầu học sinh viết phương trình chứng minh khả năng tạo phức của amoniac với một hiđroxit kim loại khác. 5 phút 2) Khả năng tạo phức: Dung dịch amoniac có khả năng hoà tan một số hiđroxit kim loại hay một số muối ít tan như: AgCl, Zn(OH)2, Cu(OH)2, do tạo thành các dung dịch phức chất. VD: Dung dịch NH3 tác dụng với dung dịch muối Cu2+ lúc đầu xuất hiện kết tủa sau đó tan ra. PT: Cu2+ +NH3 +2H2O = Cu(OH)2¯ + 2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ +2OH¯ AgCl +2 NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Clˉ Giải thích: Sự tạo thành các ion phức xảy ra do các phân tử amoniac kết hợp với các ion Cu2+, Ag+ , bằng các liên kết cho nhận giữa cặp e chưa sử dụng của nguyên tử nitơ với ion kim loại. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Nhắc lại khái niệm tính oxi hoá-khử của một chất? Tại sao NH3 lại chỉ có tính khử mà không có tính oxi hoá? Câu hỏi: Hãy cho biết số oxi hoá của N trong phân tử amoniac? Giải thích tại sao NH3 chỉ có tính khử? Em hãy viết phương trình phản ứng minh hoạ tính khử của NH3? GV: Làm thí nghiệm chứng minh khả năng cháy của NH3 trong oxi và trong clo,chứng minh tính khử của amoniac khi tác dụng vơí CuO. Yêu cầu học sinh quan sát và giải thích. Viết phương trình phản ứng minh hoạ. Câu hỏi: Viết phương trình phản ứng chứng minh NH3 có thể khử được một số oxit kim loại. 12 phút 3.Tính khử: a) Tác dụng với oxi: NH3 cháy trong oxi với ngọn lửa màu lục nhạt theo phương trình: 2NH3 + O2 đ N2 + 3H2O Nhưng với xúc tác Platin hay iriđin ở nhiệt độ cao 850-900º C thì phản ứng sẽ là: 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O b) Tác dụng với clo: NH3 cháy trong clo tạo thành khói trắng. PT: NH3 + Cl2 đ N2 + HCl NH3 + HCl đ NH4Cl Khói trắng tạo thành đó chính là các tinh thể NH4Cl. c) NH3 có thể khử được một số oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao. PT: 2NH3+3CuO 3Cu +N2 +3 H2O Các oxit kim loại khác như Fe2O3, PbO cũng xảy ra phản ứng tương tự. Khi làm thí nghiệm này người ta cóthể nhận biết dễ dàng vì CuO ban đầu có màu đen lúc sau chuyển thành Cu có màu đỏ. PP: --Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV:Yêu cầu học sinh đọc SGK và nêu ra được những ứng dụng quan trọng nhất của amoniac. Câu hỏi: Em hãy nêu những ứng dụng quan trọng của amoniac trong đời sống và sản xuất? Trong cuộc sống hàng ngày em đac từng biết về những ứng dụng của NH3 chưa? Nó dùng để làm gì và có tác dụng như thế nào? 5 phút IV- ứng dụng: Amoniac có ứng dụng rỗng rãi trong đời sống và sản xuất. + Amoniac được sử dụng để sản xuất axit nitric, điều chế xôđa. + Amoniac được sử dụng để sản xuất các loại phân đạm như NH4NO3, (NH4)2SO4, urê + Amoniac được sử dụng để điều chế hiđrazin làm chất đốt cho tên lửa.Ngoài ra, amoniac lỏng còn được dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Đặt câu hỏi yêu cầu học sinh trả lời. Câu hỏi : Trong phòng thí nghiệm người ta dùng phản ứng nào để điều chế NH3? Tại sao thực tế người ta lại dùng phản ứng 2 mà không dùng phản ứng 1. 10 phút 3 phút V- điều chế: +Trong phòng thí nghiệm +Trong công nghiệp 1.Trong phòng thí nghiệm Khí amoniac được điều chế bằng cách cho muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm, thí dụ Ca(OH)2, và đun nhẹ. PT: 2NH4Cl + Ca(OH)2đ 2NH3 + CaCl2 + H2O (1) Thực tế người ta dùng phản ứng: CaO(r) + 2NH4Cl(r) đ 2NH3 + CaCl2 + H2O (2) Người ta dung phản ứng 2 vì: -CaO và NH4Cl ở trạng thái rắn để hút nước tạo thành, làm cho cân bằng chyển dịch sang phải. -Khí NH3 tan nhiều trong nước nên nếu dung phương trình 1 thì không thu được NH3 ở dạng khí. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: + Nhắc lại nguyên kí chuyển dịch cân bằng của Lơ Sa-tơ-li-ê. +Yêu cầu học sinh nhận xét về phản ứng. +Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng để giải thích các điều kiện về nhiệt độ áp suất và xúc tác. Câu hỏi: Tại sao trong công nghiệp quá trình sản xuất amoniac lại phải tuân theo các điều kiện nhiệt độ và áp suất như vây? 8 phút 2.Trong công nghiệp: Amoniac được tổng hợp từ khí nitơ và hiđro theo phương trình: N2(k) + H2 (k) D 2NH3(k) H=-92kJ Đây là phản ứng thuận nghịch và toả nhiệt. Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng của Lơ Sa-tơ-li-ê, muốn cho cân bằng chuyển dịch về phía phải cần phải hạ nhiệt độ và tăng áp suất. Tuy nhiên, nhiệt độ quá thấp thì phản ứng xảy ra rất chậm, còn nếu áp suất cao thì đòi hỏi thiết bi cồng kềnhvà phức tạp. Thực tế: Người ta thực hiện phản ứng ở nhiệt độ khoảng 450-500º Cáp suất khoảng 300-1000 atm và dùng chất xúc tác là Fe kim loại được hoạt hoábằng hỗn hợp Al2O3 và K2O để làm cho cân bằng nhanh chóng được chuyển dịch. II –Muối amoni: Phương pháp Thời gian Nội dung PP: -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Yêu cầu học sinh đọc SGK và trả lời câu hỏi. Câu hỏi: Em hãy nêu những tính chất vật lí cơ bản của muối amoni? 3 phút I-Tính chất vật lí: -Muối amoni là những hợp chất tinh thể ion, phân tử gồm cation amoni NH4+ và anion gốc axit. -Tất cả các muối amoni đều dễ tan trong nướcvà khi tan tạo thành các ion. VD: NH4NO3 đ NH 4+ + NO3ˉ -Ion amoni không có màu. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Nhắc lại phản ứng trao đổi ion và vận dụng vào với ion amoni. Yêu cầu học sinh giải thích tạo sao trong dung dịch ion NH4+ lại là một axit. Câu hỏi: Viết phương trình phản ứng giữa muối amoni với dung dịch NaOH. Tại sao trong dung dịch ion amoni lại là một axit. 5 phút II-Tính chất hoá học: 1.Phản ứng trao đổi ion: Dung dịch đậm đặc của muối amoni tác dụng với dung dịch kiềm sẽ cho khí NH3 bay ra. PT: NH4Cl + NaOH đ NH3ư+NaCl + H2O NH4¯ + OH¯ đ NH3 + H2O Ion NH4+ nhường H+ cho OH¯ Vì vậy trong dung dịch NH4+ là một axit. Phản ứng này dùng để nhận biết ion NH4+. PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Thuyết trình cho học sinh hiểu rằng muối amoni rất dễ bị nhiệt phân và với mỗi gốc axit khác nhau sẽ cho các sản phẩm khác nhau. Lấy ví dụ rồi yêu cầu học sinh vận dụng để viết các phương trình khác. Câu hỏi: Viết phương trình phản ứng khi nhiệt phân các muối sau: NH4Cl, (NH4)2CO3, NH4NO3, GV: Gọi một em học sinh lên bảng, các em còn lại thảo luận theo nhóm rồi rút ra nhận xét. Câu hỏi: Trong phản ứng nhiệt phân NH4NO3 và NH4NO2 đóng vai trò là chất khử hay chất oxi hoá? Xác định số oxi hoá của N trong 2 chất đó. 10 phút 2. Phản ứng nhiệt phân: Khi đun nóng các muối amoni dễ dàng bị nhiệt phân huỷ tạo ra các sản phẩm khác nhau. a) Muối amoni tạo bởi các axit không có tính oxi hoá khi đun nóng bị phân huỷ tạo thành amoniac và axit. VD1: Thí nghiệm: Tinh thể NH4Cl được đun nóng trong ống nghiệm sẽ phân huỷ thành khí NH3 và HCl : NH4Cl(r) NH3(k) + HCl(k) Khi bay lên miệng ống nghiệm gặp nhiệt độ thấp hơn hai khí nay kết hợp với nhau tạo thành tinh thể NH4Cl màu trắng bám lên thành ống nghiệm. Bởi vậy người ta nói NH4Cl thăng hoa. VD2: Các muối amoni cacbonat và amoni hiđrocacbonat bị phân huỷ chậm, ngay ở nhiệt độ thường, giải phóng khí NH3 và khí CO2. PT: (NH4)2CO3 NH3 + NH4HCO3 NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O Lợi dụng phản ứng này người ta dùng muối NH4HCO3 làm bột nở cho bánh trở nên xốp hơn. b) Muối amoni tạo bởi axit có tính oxi hoá như axit nitrơ, axit nitric khi bị nhiệt phân cho ra N2 hoặc N2O và nước. VD: NH4NO2 N2 + 2H2O NH4NO3 N2O +2H2O NH4NO3 và NH4NO2 đóng vai trò là chất tự oxi hoá, tự khử. Phản ứng này dùng để điều chế các khí N2 và N2O trong phòng thí nghiệm. Với muối amoni đicromat: (NH4)2Cr2O7 N2 + Cr2O3 + 4H2O PP: -Thuyết trình -Nêu vấn đề -Phát vấn GV: Yêu cầu học sinh liên hệ với bài amoniac và đọc SGK để rút ra những ứng dụng của muối amoni. Ngoài ra còn liên hệ với thực tế( trong sản xuất nông nghiệp) Câu hỏi: Nêu những ứng dụng quan trọng của muối amoni trong đời sống và sản xuất. Tai sao người ta dùng NH4Cl để đánh sạch bề mặt kim loại? 7 phút III-ứng dụng và điều chế: 1)ứng dụng: Muối amoni có vai trò rất lớn trong đời sống và sản xuất. -Muối amoni dùng để sản xuất phân đạm. Phân đạm cung cấp nitơ hoá hợp cho cây làm tăng tỉ lệ protit thực vật, làm cây phát triển nhanh nhiều hạt, nhiều củ hoặc quả. -Muối NH4HCO3 dùng làm bột nở giúp bánh trả nên xốp hơn. -Muối NH4NO3và NH4NO2 dùng để điều chế các khí N2 và N2O ở trong phòng thí nghiệm. -NH4Cl dùng trong việc hàn cắt kim loại. Vì ở nhiệt độ cao NH4Cl phân huỷ thành NH3 và HCl,NH3 có tính khử mạnh sẽ khử sạch lớp oxit kim loại trên bề mặt giúp cho quá trình hàn cắt dễ dàng hơn. 2) Điều chế: Cách đơn giản nhất là dùng khí NH3 cho tác dụng với các axit. VD: NH3 + H2SO4 đ NH4HSO4 NH3 + H2SO4 đ (NH4)2SO4 NH3 + HCl đ NH4Cl III-Câu hỏi và bài tập củng cố(10 phút): A: Câu hỏi ôn tập: 1) Hãy nêu những tính chất vật lí quan trọng của amoniac và muối amoni? 2) Nêu những tính chất hoá học của amoniac và muối amoni? 3) Nêu những ứng dụng của amoniac và muối amoni trong đời sống và sản xuất? Cách điều chế? 4) Vận dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng để giải thích các điều kiện nhiệt độ và áp suất trong quá trình tổng hợp amoniac từ N2 và H2. B:Bài tập củng cố: Bài 1: Viết phương trình phản ứng khi cho NH3 tác dụng với các chất và dung dịch sau: Cl2, O2, CuO, Al(NO3)3, ZnCl2, HCl Bài 2: Chỉ dùng phenolphthalein hãy nhận biết các dung dịch sau, viết các phương trình phản ứng: NH3, AlCl3, AgNO3, NH4NO3 Bài 3: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: NH3 + Cl2 đ NH4NO3 NH4NO2 NH3 + Fe2O3 MgCl2 + NH3+ H2O đ CuCl2 + NH3+ H2O đ C: Bài tập về nhà: Bài 1: a) Không dùng thêm hoá chất nào khác để làm thuốc thử, hãy nhận biết các lọ mất nhãn đựng các dung dịch các chất sau đây: Dung dịch NH3, NaNO3, NH4NO3, CuCl2, Na2CO3, K2SO4, Ba(OH)2. b) Chỉ dùng một hoá chất hãy nhận biết các dung dịch sau đây đựng trong các lọ mất nhãn: AlCl3, NH4NO3, NaHSO4, Fe2(SO4)3, (NH4)2SO4 Bài 2: Viết 3 phản ứng của NH3 trong đó số oxi hoá của N : tăng, giảm, không đổi. Đáp án Học sinh làm tất cả các bài tập trong SGK và 2 bài trên.