Giáo án Hóa học Lớp 11 nâng cao - Bài 14: Amoniac và muối Amoni

25/10/2005 Tiết pp : 21,22 Bài 14: Amoniac và muối amoni I. Mục tiêu bài học : 1. Về kiến thức : * Hs hiểu được: - Tính chất hóa học của amoniac và muối amoni. - Vai trò quan trọng của amoniac và muối amonỉtong đời sống và trong kĩ thuật. * Hs biết: Phương pháp điều chế amoniac trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm. 2. Về kĩ năng : - Dựa vào cấu tạo ptử để giải thích tính chất vật lí, tính chất hóa học của amoniac và muối amoni. - Vận dụng nguyên lý 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. II. Chuẩn bị : Gv : Dụng cụ và hóa chất phát hiện tính tan của NH3 ; dd NH4Cl; dd NaOH; dd AgNO3; dd CuSO4 Tranh ( hình 3.6 ): NH3 khử CuO; Tranh ( hình 3.7 ): Sơ đồ thiết bị tổng hợp NH3 trong công nghiệp. III. Tổ chức hoạt động dạy học: ổn định lớp : Kiểm tra sĩ số, tác phong. Bài mới: Nội dung Hoạt động thầy và trò A. AMONIAC ( NH3 ) I. Cấu tạo phân tử: - Trong phân tử NH3 nguyên tử N liên kết với 3 nguyên tử H bằng 3 liên kết cộng hóa trị có cực. ở nguyên tử N còn một cặp e chưa tham gia liên kết. - NH3 là phân tử phân cực. - Ngtử N trong phân tử NH3 có số oxh -3 là thấp nhất trong các số oxh có thể có của N II. Tính chất vật lý: - Là chất khí không màu, mùi khai xốc, nhẹ hơn không khí. - Tan nhiều trong nước, tạo thành dd có tính kiềm. III. Tính chất hóa học : 1) Tính bazơ yếu: a) Tác dụng với nước: Khi hòa tan khí NH3 vào nước một phần các ptử NH3 pư NH3 + H2O D NH4+ + OH- Kb = 1,8.10-5 -> là một bazơ yếu. b) Tác dụng với axit: Vd : NH3 + 2H2SO4 -> (NH4)2SO4 NH3 (k) + HCl(k) -> NH4Cl (không màu) (không màu)( khói trắng ) => nhận biết khí NH3 c) Dung dịch NH3 có khả năng làm kết tủa nhiều hidroxit kim loại: Vd1: FeCl3 +3NH3+3H2O ->3NH4Cl + Fe(OH)3 Fe3++ 3NH3 + 3H2O -> 3NH+4 + Fe(OH)3 Vd2: AlCl3 +3NH3+3H2O ->3NH4Cl + Al(OH)3 Al3++ 3NH3 + 3H2O -> 3NH+4 + Al(OH)3 2. Khả năng tạo phức: Cu(OH)2 + NH3 -> [Cu(NH3)4](OH)2 Cu(OH)2 + NH3 -> [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- ( ion phức màu xanh thẩm) 3. Tính khử: a) Tác dụng với O2 : 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O b) Tác dụng với Cl2 : 2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl c) Tác dụng với một số oxit kim loại : 2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 + 3H2O IV. Điều chế : 1) Trong PTN : - Muối amoni pư với dd kiềm Vd : NH4Cl + NaOH -> NH3 + NaCl + H2O NH4+ + OH- -> NH3 + H2O - Đun nóng dd NH3 đậm đặc. 2) Trong CN : Tổng hợp từ các ngtố N2 + 3H22NH3 ∆H= -92kJ Các biện pháp khoa học đã áp dụng: Tăng áp suất: 300-1000 atm. Giảm nhiệt độ : 450-500oC. Chất xúc tác : Fe. Vận dụng chu trình khép kín để nâng cao hiệu suất pư. B. Muối amoni : (NH4)nX I. Tính chất vật lí : - Muối amoni là hợp chất tinh thể ion, phân tử gồm cation NH4+ và gốc axit. - Tất cả muối amoni đều tan, là chất điện li mạnh. II. Tính chất hóa học: 1) Phản ứng trao đổi ion: với axit, dd bazơ, dd muối. Vd 1: NH4Cl + NaOH -> NaCl + NH3f+ H2O NH4+ + OH- -> NH3 f + H2O => điều chế NH3 trong PTN và nhận biết muối amoni. Vd 2: NH4Cl + AgNO3 -> AgCl + NH4NO3 NH4+ + Ag+ -> AgClg 2. Phản ứng nhiệt phân: a) Muối amoni tạo bởi axit không có tính oxi hóa (HCl, H2CO3)-> NH3 + axit Vd: NH4Cl NH3 + HCl (NH4)CO3 NH3 + CO2 + H2O b) Muối amoni tạo bởi axit có tính oxi hóa (HNO3, HNO2 ): NH4NO3 N2O + 2H2O NH4NO2 N2 + 2H2O Hoạt động 1 - Gv nêu câu hỏi : Dựa vào cấu tạo của ngtử nitơ và H hãy mô tả sự hình thành phân tử amoniac ? Viết CT electron và CT cấu tạo phân tử amoniac ? - Hs dựa vào kiến thức đã biết ở lớp 10 và Sgk để trả lời. - Gv bổ sung : Phân tử NH3 có cấu tạo hình tháp, ngtử N ở đỉnh tháp còn 3 ngtử H nằm ở 3 đỉnh của tam giác đều là đáy của hình tháp -> Có cấu tạo không đối xứng nên ptử NH3 phân cực. Hoạt động 2 - Gv chuẩn bị một ống nghiệm chứa sẵn khí amoniac. Cho Hs quan sát trạng thái, màu sắc, có thể hé mở nút cho Hs phẩy nhẹ để ngửi. - Gv làm TN thử tính tan của khí amoniac. - Hs quan sát hiện tượng, giải thích. - Gv bổ sung: Khí NH3 tan rất nhiều trong nước, ở 20oC 1lít nước hòa tan được 800 lít NH3. Hoạt động 3 - Gv yêu cầu : Dựa vào thuyết axit-bazơ của Bron-stêt để giải thích tính bazơ của NH3. - Hs : Khi tan trong nước, một phần nhỏ các ptử NH3 kết hợp với H+ của nước -> NH4+ + OH- . - Gv bổ sung: Kb của NH3 ở 250C là 1,8. 10-5 nên là một bazơ yếu. - Gv : NH3 khí cũng như dd dể dàng nhận H+ của dd axit tạo muối amoni. - Gv mô tả thí nghiệm giữa khí NH3 và khí HCl. - Hs giải thích hiện tượng thí nghiệm và viết phương trình phản ứng. - Gv : Khi cho dd FeCl3 vào dd NH3 sẽ xảy ra pư nào giữa các ion trong 2 dd này ? - Hs : xảy ra pư Fe3+ + OH- -> Fe(OH)3 - Gv hướng dẫn Hs thiết lập nên phương trình hóa học. - Tương tự Hs hình thành phương trình hóa học ở vd 2. Hoạt động 4 - Gv đặt vấn đề: Ngoài những tính chất trên, NH3 còn có tính chất đặc biệt khác. Gv làm thí nghiệm: Nhỏ từ từ dd NH3 đến dư vào 2 ml dd CuSO4. - Hs quan sát, nhận xét hiện tượng : Lúc đầu có kết tủa sau đó kết tủa tan, thu được dd xanh thẩm trong suốt. - Gv giải thích hiện tượng bằng các phương trình hh. - Gv bổ sung: dd NH3 còn hòa tan một số kết tủa như: AgCl, Zn(OH)2, tạo ra các ion phức [Ag(NH3)2]+, [Zn(NH3)4]2+. Ion phức đựoc tạo thành là nhờ liên kết cho nhận giữa cặp e tự do ở N trong phân tử NH3 với các obitan trống của ion kloại. Hoạt động 5 - Gv yêu cầu Hs cho biết : Số oxi hóa của N trong NH3 và nhắc lại các số oxi hóa của N. Từ đó dự doán TCHH tiếp theo của NH3 dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của N. - Hs: trong ptử NH3 nitơ có số oxh -3 và các số oxi hóa có thể có của N là -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Như vậy trong các pưhh khi có sự thay đổi số oxi hóa, số oxh của N trong NH3 chỉ có thể tăng lên, chỉ thể hiện tính khử. - Gv bổ sung: NH3 thể hiện tính khử yếu hơn H2S. - Gv yêu cầu Hs nghiên cứu Sgk cho biết tính khử của NH3 biểu hiện như thế nào ? - Gv kết luận về TCHH của NH3. Hoạt động 6 - Hs nghiên cứu Sgk cho biết NH3 được điều chế trong PTN như thế nào ? Viết phương trình hóa học ? - Gv yêu cầu Hs sử dụng nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-e để làm cho cân bằng dịch chuyển về phía tạo NH3. Gv gợi ý: Có thể áp dụng yếu tố p, to, xt, nồng độ được không ? Vì sao ? - Hs : Tăng áp suất của hệ, giảm nhiệt độ, dùng chất xt. - Gv bổ sung: + Tăng áp suất: 300-1000 atm. + Giảm nhiệt độ : 450-500oC. + Chất xúc tác : Fe. + Vận dụng chu trình khép kín để nâng cao hiệu suất pư Hoạt động 7 - Gv cho Hs quan sát tinh thể muối amoni clorua, sau đó hòa tan vào nước, dùng giấy quỳ thử môi trường dd. Hs nhận xét trạng thái, màu sắc, khả năng tan và pH của dd. - Hs: Tinh thể ko màu, tan dể trong nước, dd có pH>7. - Gv khái quát: - Muối amoni là hợp chất tinh thể ion, phân tử gồm cation NH4+ và gốc axit. - Tất cả muối amoni đều tan, là chất điện li mạnh. Hoạt động 8 - Gv làm thí nghiệm : Chia dd NH4Cl vào 2 ống nghiệm: ống 1: Nhỏ thêm vài giọt dd NaOH. ống 2: Nhỏ thêm vài giọt dd AgNO3. Hs quan sát, nhận xét, viết pứ dạng ptử và ion thu gọn. - Hs: ở ống 1 có khí mùi khai thoát ra do: NH4Cl + NaOH -> NaCl + NH3 f + H2O NH4+ + OH- -> NH3 f + H2O ở ống 2 thấy xuất hiện kết tủa trắng NH4Cl + AgNO3 -> AgCl + NH4NO3 NH4+ + Ag+ -> AgClg - Gv kết luận: Các phản ứng trên là phản ứng trao đổi ion, ở pư 1 ion NH4+ nhường H+ nên là axit. Phản ứng 1 dùng để điều chế NH3 và nhận biết muối amoni. - Gv làm thí nghiệm: Lấy 1 ít bột NH4Cl vào ống nghiệm khô, đun nóng ống nghiệm, quan sát. - Hs nhận xét và giải thích: Muối ở ống nghiệm hết, xuất hiện muối ở gần miệng ống nghiệm. Do NH4Cl bị phân hủy tạo NH3 khí và HCl khí, khi bay đến gần miệng ống nghiệm có to thấp nên kết hợp với nhau thành NH4Cl. - Gv yêu cầu Hs lấy thêm ví dụ khác. - Gv yêu cầu Hs nhắc lại pư điều chế N2 trong PTN. - Hs: NH4NO2 N2 + 2H2O - Gv cung cấp thêm pư: NH4NO2 N2O + 2H2O Từ đó phân tích để Hs thấy bản chất của pư phân hủy muối amoni là: Khi đun nóng muối amoni đều bị phân hủy ra axit và NH3, tùy thuộc vào axit có tính oxi hóa hay không mà NH3 bị oxi hóa thành các sản phẩm khác. Củng cố bài: Gv dùng bài tập 2 Sgk để củng cố bài học. Dặn dò: Về nhà làm bài tập 2,4,6. Rút kinh nghiệm: Nên dừng lại tiết 1 sau khi nghiên cứu xong tính chất hóa học của NH3