Phương pháp giải một số dạng bài tập về nitơ

Bài tập lý thuyết về nitơ

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Nito Là chất khí không màu, không mùi ít tan trong nước và không duy trì sự sống, sự cháy

- CTCT có chứa liên kết 3 nên khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường

- Thể hiện tính OXH (khi tác dụng với KL mạnh và Hidro) và khử (khi tác dụng với O₂)

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Dãy nào dưới đây gồm các chất mà nguyên tố nitơ có khả năng vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hóa khi tham gia phản ứng ?

A. NH₃, N₂O₅, N₂, NO₂   

B. N₂, NO, N₂O, N₂O₅  

C. NH₃, NO, HNO₃, N₂O₅  

D. NO₂, N₂, NO, N₂O₃          

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nguyên tố N có các số oxi hóa: -3, 0, +1, + 2, +3, +4, +5

Những nguyên tố N mang số oxi hóa trung gian có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thể hiện tính khử khi tham gia phản ứng

Trong NH₃, Nitơ có số oxi hóa -3, là số oxi hóa thấp nhất nên chỉ thể hiện tính khử.

Trong HNO₃ và N₂O₅, N có số oxi hóa +5, là số oxi hóa cao nhất nên chỉ thể hiện tính oxi hóa.

Đáp án D

Ví dụ 2: Nitơ có nhiều trong khoáng vật diêm tiêu, diêm tiêu có thành phần chính là

A. NaNO₂ 

B. NH₄NO₃ 

C. NaNO₃             

D. NH₄NO₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

Nitơ có nhiều trong khoáng vật diêm tiêu, diêm tiêu có thành phần chính là: NaNO₃

Đáp án C

Ví dụ 3: Ở điều kiện thường, nitơ phản ứng được với

A. Mg 

B. K

C. Li

D. F₂

Hướng dẫn giải chi tiết

Ở nhiệt độ thường nitơ chỉ tác dụng với liti tạo liti nitrua.

  6Li + N₂ → 2Li₃N  

Đáp án C.

Ví dụ 4: Mệnh đề nào dưới đây đúng?

A. Nitơ không duy trì sự hô hấp vì nitơ là một khí độc.

B. Vì có liên kết ba nên phân tử nitơ rất bền, ở nhiệt độ thường khá trơ về mặt hóa học.\

C. Khi tác dụng với kim loại hoạt động, nitơ thể hiện tính khử.

D. Số oxi hóa của nitơ trong các hợp chất và ion AlN, N₂O₄, NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^- lần lượt là: -3; -4; -3; +5; +3.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A sai, nitơ không duy trì sự hô hấp vì nitơ là khí trơ, không phải là khí độc.

B đúng

C sai vì trong phản ứng của nitơ với kim loại thì nitơ thể hiện tính oxi hóa, kim loại thể hiện tính khử

D sai vì trong N₂O₄ nguyên tử N có số oxi hóa +4

 \(\overset{+3}{\mathop{Al}}\,\overset{-3}{\mathop{N}}\,,\text{ }{{\overset{+4}{\mathop{N}}\,}_{2}}{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{4}},\text{ }\overset{-3}{\mathop{N}}\,{{\overset{+1}{\mathop{H}}\,}_{4}}^{+},\text{ }\overset{+5}{\mathop{N}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{3}}^{-},\text{ }\overset{+4}{\mathop{N}}\,{{\overset{-2}{\mathop{O}}\,}_{2}}\)

Đáp án B

Bài toán về phản ứng tổng hợp và phân hủy NH₃

* Một số lưu ý cần nhớ:

Ta có phương trình phản ứng:

N₂ (k)  +   3H₂ (k) \(\,\underset{{}}{\overset{{{t}^{o}},\,\,p,\,\,xt}{\longleftrightarrow}}\)2NH₃ (k)

Hằng số cân bằng của phản ứng thuận là:

\({K_C} = \frac{{{\rm{ }}({\rm{ }}N{H_3}{\rm{ }}){{\rm{ }}^2}}}{{{\rm{ }}({\rm{ }}{N_2}{\rm{ }}){\rm{  }}({\rm{ }}{H_2}{\rm{ }}){{\rm{ }}^3}}}\)

Đề làm được loại bài toán này, em cần khảo sát phương trình phản ứng qua các giai đoạn: đề bài, phản ứng, sau phản ứng. Dựa vào đặc điểm dữ kiện đề bài cho để tìm ra đáp số cho bài toán. 

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Trong một bình kín chứa 10 lít nitơ và 10 lít hiđro ở nhiệt độ 0^oC và 10 atm. Sau phản ứng tổng hợp NH₃, lại đưa bình về 0^oC. Biết rằng có 60% hiđro tham gia phản ứng, áp suất trong bình sau phản ứng là :

A. 10 atm.

B. 8 atm.

C. 9 atm.

D. 8,5 atm.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình phản ứng:

N₂     +    3H₂    \(\rightleftharpoons \)    2NH₃                    (1)

bđ:       10             10                  0           : lít

pư:        2              6                  4             : lít

spư:       8               4                    4        : lít

=> Tổng thể tích hỗn hợp khí sau  phản ứng là: 8 + 4 + 4 = 16 (lít)

Theo đề bài, trước và sau phản ứng, nhiệt độ đều không đổi

=> Ta có: \(\frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} = \frac{{{p_1}}}{{p{}_2}} \Rightarrow \frac{{20}}{{16}} = \frac{{10}}{{{p_2}}} \Rightarrow {p_2} = 8\,\,atm.\)

Đáp án B

Ví dụ 2: Sau quá trình tổng hợp NH₃ từ H₂ và N₂, áp suất trong bình giảm đi 10% so với áp suất lúc đầu. Biết nhiệt độ của phản ứng giữ không đổi trước và sau phản ứng. Phần trăm theo thể tích của N₂, H₂, NH₃ trong hỗn hợp khí thu được sau phản ứng lần lượt là :

A.  25% ; 25% ; 50%.

B.  30% ; 25% ; 45%.                           

C.  22,22% ; 66,67% ; 11,11%.

D. 20% ; 40% ; 40% .

Hướng dẫn giải chi tiết:

Trong một bình kín có nhiệt độ không đổi thì áp suất tỉ lệ thuận với số mol hỗn hợp khí :  

\(\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}=\frac{{{p}_{1}}}{{{p}_{2}}}=\frac{{{p}_{1}}}{90%{{p}_{1}}}\)

 n_{hỗn hợp khí sau phản ứng} = = \(4.\frac{90}{100}=3,6\,\,mol\)

Ta có phương trình phản ứng:

N₂     +    3H₂    \(\rightleftharpoons \)         2NH₃                 (1)

bđ:        1              3                   0            : mol

pư:        x             3x                 2x          : mol

spư:     1–x          3–3x             2x           : mol

Theo (1) ta thấy :

n_{hỗn hợp khí sau phản ứng} =  (1–x) + (3–3x)  +  2x  = 4 – 2x  = 3,6   x  =  0,2

\(\% {V_{{N_2}}} = \frac{{1 - 0,2}}{{3,6}}.100 = 22,22\% \)

\(\% {V_{{H_2}}} = \frac{{3 - 3.0,2}}{{3,6}}.100 = 66,67\% \)

% V NH₃ = 11,11%

Đáp án C

Ví dụ 3: Từ 10 m³ hỗn hợp N₂ và H₂ lấy theo tỉ lệ 1:3 về thể tích, biết hiệu suất phản ứng tổng hợp thực tế là 95%. Có thể sản xuất được lượng amoniac là

A. 5 m³

B. 4,25 m³

C. 4,75 m³

D. 7,5 m³

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có V N₂ : V H₂ = 1 : 3

V N₂ + V H₂ = 10 m³

=> V N₂ = 2,5 m³ ; V H₂ = 7,5 m³

Ta có phương trình phản ứng:

N₂     +    3H₂    \(\rightleftharpoons \)     2NH₃ (1)

(1) V NH₃ lý thuyết = 2 . n N₂ = 2 . 2,5 = 5 m³

Theo đề bài, hiệu suất của phản ứng là 95%. 

=> V NH₃ thực tế thu được sau phản ứng là:

5 . 95% = 4,75 m³

Đáp án C