Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 5: Ammonia - Muối Ammonium

Bài tập 5.1: Ở trạng thái lỏng nguyên chất, phân tử chất nào sau đây tạo được liên kết hydrogen với nhau?

A. Nitrogen.                B. Ammonia.                  C. Oxygen.                    D. Hydrogen.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Trong phân tử NH₃ , nguyên tử N có độ âm điện lớn nên liên kết N−H phân cực, cặp electron chung lệch về phía nguyên tử nitrogen. Sự phân cực này là đủ lớn để orbital s của nguyên tử hydrogen gần như trống, có khả năng xen phủ một phần với orbital chứa cặp electron chưa liên kết của nguyên tử N trong phân tử NH₃ khác. Sự xen phủ này tạo liên kết hydrogen mạnh giữa các phân tử ammonia.

Bài tập 5.2: Khí nào sau đây dễ tan trong nước do tạo được liên kết hydrogen với nước?

A. Nitrogen.                  B. Hydrogen.                  C. Ammonia.                  D. Oxygen.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Phân tử NH₃ có một nguyên tử hydro phân cực và hình thành liên kết hydrogen với các nguyên tử O trong phân tử nước nên ammonia dễ tan trong nước.

Bài tập 5.3: Nhận định nào sau đây về phân tử ammonia không đúng?

A. Phân cực mạnh.

B. Có một cặp electron không liên kết.

C. Có độ bền nhiệt rất cao.

D. Có khả năng nhận proton.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Ở điều kiện thường ammonia tồn tại ở trạng thái khí, hoá lỏng ở nhiệt độ −33 °C và hoá rắn ở −77 °C.

=> Ammonia có độ bền nhiệt thấp.

Bài tập 5.4: Khi tác dụng với nước và hydrochloric acid, ammonia đóng vai trò là

A. acid.                  B. base.                  C. chất oxi hoá.                   D. chất khử.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Khi tác dụng với nước và hydrochloric acid, ammonia đóng vai trò là base.

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Bài tập 5.5: Trong phương pháp Ostwald, ammonia bị oxi hoá bởi oxygen không khí tạo thành sản phẩm chính là

A. NO.                            B. N₂.                           C. N₂O.                         D. NO₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Trong phương pháp Ostwald, phản ứng giữa ammonia và oxygen được thực hiện ở nhiệt độ 800 °C - 900 °C với xúc tác Pt tạo thành sản phẩm chính là NO.

4NH₃ + 5O₂   4NO + 6H₂O

Bài tập 5.6: Cho dung dịch NH₃ vào dung dịch chất nào sau đây thu được kết tủa trắng?

A. HCl.                     B. H₂SO₄.                      C. H₃PO₄.                      D. AlCl₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Trong dung dịch, một phần số phân tử amonnia nhận proton của nước, tạo ra ion OH⁻.

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

Ion OH⁻ tác dụng với ion Al³⁺ để tạo ra Al(OH)₃ kết tủa trắng:

Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓ (kết tủa trắng).

Bài tập 5.7: Cho vài giọt dung dịch phenolphthalein vào dung dịch NH₃, phenolphthalein chuyển sang màu nào sau đây?

A. Hồng.                    B. Xanh.                    C. Không màu.                    D. Vàng.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Dung dịch ammonia có môi trường base yếu làm hồng dung dịch phenolphtalein không màu.

Bài tập 5.8: Nhiệt phân hoàn toàn muối nào sau đây thu được sản phẩm chỉ gồm khí và hơi?

A. NaCl.                  B. CaCO₃.                   C. KClO₃.                   D. (NH₄)₂CO₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Các muối ammonium đều kém bền nhiệt và dễ bị phân huỷ khi nung nóng.

Nhiệt phân muối (NH₄)₂CO₃ ­chỉ thu được khí NH₃, CO₂ và hơi nước theo phương trình sau:

(NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O

Bài tập 5.9: Phân biệt được dung dịch NH₄Cl và NaCl bằng thuốc thử là dung dịch

A. KC1.                 B. KNO₃.                   C. KOH.                   D. K₂SO₄.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Khi cho KOH tác dụng với NH₄Cl và NaCl, với NH₄Cl có hiện tượng là có khí mùi khai thoát ra, còn NaCl không có hiện tượng gì.

KOH + NH₄Cl → KCl + NH₃ + H₂O

Bài tập 5.10: Trong nước, phân tử/ion nào sau đây thể hiện vai trò là acid Bronsted?

A. NH₃.                       B. NH₄⁺.                        C. NO₃^-.                         D. N₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Theo thuyết Bronsted, acid có khả năng cho proton (H⁺) và trong các đáp án trên, chỉ có ion NH₄⁺ có khả năng cho H⁺.

Bài tập 5.11: Cho các nhận định sau: Phân tử ammonia và ion ammonium đều

(1) chứa liên kết cộng hóa trị;

(2) là base Bronsted trong nước;

(3) là acid Bronsted trong nước;

(4) chứa nguyên tử N có số oxi hóa là −3.

Số nhận định đúng là

A. 2.                            B. 1.                         C. 4.                           D. 3.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

(1) Đúng.

(2) và (3): Sai, NH₃ đóng vai trò là base Bronsted trong nước, NH₄⁺ đóng vai trò là acid Bronsted trong nước.

(4) Đúng.

Bài tập 5.12: Các chất khí được thu vào bình theo đúng nguyên tắc bằng cách đẩy không khí (X, Y, Z) và đẩy nước (T) như sau:

Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. X là chlorine.                                                       B. Y là hydrogen.

C. Z là nitrogen dioxide.                                          D. T là ammonia.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

- Khí X nặng hơn không khí nên thu bằng cách để xuôi bình.

- Khí Y nhẹ hơn không khí nên thu bằng cách để úp bình.

- Khí Z nặng hơn không khí nên thu bằng cách để xuôi bình.

=> A, B, C đúng.

- Khí T không tan trong nước nên thu bằng cách đẩy nước => T không thể là khí ammonia.

=> D sai.

Bài tập 5.13: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. Ammonia là base Bronsted khi tác dụng với nước.

B. Ammonia được sử dụng làm chất làm lạnh.

C. Muối ammonium là tinh thể ion, dễ tan trong nước.

D. Các muối ammonium đều rất bền với nhiệt.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

A đúng. NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻. NH₃ nhận  H⁺ từ H₂O để tạo thành NH₄⁺ => NH₃ là base theo Bronsted.

B đúng. Ammonia có ứng dụng là một tác nhân làm lạnh.

C. đúng. Muối ammonium là tinh thể ion, dễ tan trong nước.

D sai. các muối ammonium đều kém bền với nhiệt.

Bài tập 5.14: Tiến hành thí nghiệm trộn từng cặp dung dịch sau:

(a) NH₃ và AlCl₃; (b) (NH₄)₂SO₄ và Ba(OH)₂; (c) NH₄Cl và AgNO₃; (d) NH₃ và HCl.

Sau khi phản ứng kết thúc, số thí nghiệm thu được kết tủa là

A. 1.                          B. 2.                            C. 3.                              D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

(a) 3NH₃ + AlCl₃ + 3H₂O → 3NH₄Cl + Al(OH)₃↓.

(b) (NH₄)₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄↓ + 2NH₃ + 2H₂O.

(c) NH₄Cl + AgNO₃ → NH₄NO₃ + AgCl↓.

(d) NH₃ + HCl → NH₄Cl.

Các thí nghiệm thu được kết tủa là: (a), (b), (c).

Bài tập 5.15: Xét cân bằng hóa học: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều thuận khi cho thêm vài giọt dung dịch nào sau đây?

A. NH₄Cl.                B. NaOH.                C. HCl.                D. NaCl.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Đáp án A: Khi thêm vài giọt dung dịch NH₄Cl làm tăng nồng độ ion NH₄⁺, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Đáp án B: Khi thêm vài giọt NaOH làm tăng nồng độ ion OH⁻, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch.

Đáp án C: Khi thêm vài giọt HCl làm tăng nồng độ ion H⁺, NH₃ sẽ tác dụng với H⁺ để tạo ra NH₄⁺, cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận.

Đáp án D: Khi thêm vài giọt NaCl thì cân bằng không làm ảnh hưởng tới sự chuyển dịch của cân bằng hoá học.

Bài tập 5.16: Xét cân bằng hóa học: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

Hằng số cân bằng (K_C) của phản ứng được biểu diễn bằng biểu thức nào sau đây?

A. $K_{C}=\frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[NH_{3}]}$

B. $K_{C}=\frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[NH_{3}][H_{2}O]}$

C. $K_{C}=\frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[H_{2}O]}$

D. $K_{C}=\frac{[NH_{4}^{+}]}{[NH_{3}]}$

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Hằng số cân bằng của phản ứng được biểu diễn bằng biểu thức: $K_{C}=\frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[NH_{3}]}$

Bài tập 5.17: Xét cân bằng hóa học: N₂(k)  + 3H₂(k) ⇌ 2NH₃(k)  ∆H < 0

Hiệu suất phản ứng khi hệ đạt cân bằng ở nhiệt độ 400 °C và 500­ °C lần lượt bằng x% và y%. Mối quan hệ giữa x và y là

A. x < y.                     B. x = y.                      C. x > y.                       D. 5x = 4y.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Nhiệt độ càng cao cân bằng càng chuyển dịch theo chiều làm giảm nhiệt độ, tức là chiều nghịch. Vậy hiệu suất của phản ứng tại nhiệt độ thấp là lớn hơn nhiệt độ cao hay x > y.

Bài tập 5.18: Xét cân bằng hóa học: N₂(g)  + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)  ∆H < 0

Hiệu suất phản ứng khi hệ đạt cân bằng ở áp suất 200 bar và 300 bar lần lượt bằng x% và y%. Mối quan hệ giữa x và y là

A. 5x = 4y.                    B. x = y.                    C. x > y.                     D. x < y.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều làm giảm áp suất (chiều làm giảm số mol khí), tức là cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận. Vậy càng tăng áp suất thì hiệu suất tạo ra NH₃ càng lớn hay x < y.

Bài tập 5.19: Hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 4. Nung nóng X trong bình kín ở nhiệt độ khoảng 450 °C có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 4. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là

A. 20%.                    B. 25%.                    C. 30%.                    D. 10%.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Giả sử số mol của N₂ là 1 mol, H₂ là 4 mol.

PTHH:             N₂(g)          +           3H₂(g)           ⇌             2NH₃(g)

Ban đầu:            1                               4                                                          (mol)

Phản ứng:          x                              3x                                    2x                 (mol)

Cân bằng:       1 - x                          4 - 3x                                2x                 (mol)

Vì hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 4 => M_Y = 4.2 = 8 g/mol.

Khối lượng hỗn hợp X là: m_X = 1.28 + 4.2 = 36 g.

Số mol khí có trong hỗn hợp Y là: n_Y = 1 - x + 4 - 3x + 2x = 5 - 2x.

Khối lượng hỗn hợp Y là: m_Y = (5 - 2x).8 = 40 - 16x.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_X = m_Y => 36 = 40 - 16x => x = 0,15 mol.

Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là: H = $\frac{0,25}{1}$.100% = 25%.

Bài tập 5.20: Hỗn hợp X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối đối với H₂ bằng 3,6. Nung nóng X trong bình kín ở nhiệt độ khoảng 450 °C có bột Fe xúc tác, thu được hỗn hợp khí Y có số mol giảm 8% so với ban đầu. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là

A. 25%.                    B. 23%.                    C. 16%.                    D. 20%.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Giả sử số mol của N₂ là 1 mol, H₂ là 4 mol.

PTHH:             N₂(g)          +           3H₂(g)           ⇌             2NH₃(g)

Ban đầu:            1                               4                                                          (mol)

Phản ứng:          x                              3x                                    2x                 (mol)

Cân bằng:       1 - x                          4 - 3x                                2x                 (mol)

Tổng số mol khí hỗn hợp sau khi phản ứng kết thúc là: 1 − x + 4 − 3x + 2x = 5 – 2x (mol)

Số mol khí giảm là 2x mol, và giảm 8% so với hỗn hợp khí ban đầu có 5 mol khí

=> 2x = 8%.5 => x = 0,2 mol.

Từ phương trình hoá học, nhận thấy phản ứng tổng hợp sẽ đi theo mol khí N₂ (H₂ dư) nên hiệu suất tổng hợp của phản ứng trên là:

H = $\frac{0,2}{1}$.100% = 20%.

Bài tập 5.21: a) Viết phương trình hoá học xảy ra khi cho dung dịch (NH₄)₂CO₃ lần lượt tác

dụng với lượng dư các dung dịch: HCl, Ba(OH)₂.

b) Trình bày phương pháp hoá học phân biệt ba dung dịch: NH₄NO₃, KNO₃, NH₄Cl.

Hướng dẫn trả lời:

a) (NH₄)₂CO₃ + 2HCl → 2NH₄Cl + CO₂ + H₂O

Ba(OH)₂ + (NH₄)₂CO₃ → BaCO₃ + 2NH₃ + 2H₂O

b) Sử dụng lần lượt hai dung dịch thuốc thử là NaOH và AgNO₃ như sau:

Các phương trình hóa học:

NaOH + NH₄NO₃ → NaNO₃ + NH₃ + H₂O

NaOH + NH₄Cl → NaCl + NH₃ + H₂O

NaOH + NH₄Cl → AgCl + NH₄NO₃

Bài tập 5.22: Sự phụ thuộc của độ tan khí ammonia trong nước vào nhiệt độ được mô tả ở hình bên.

Dựa vào đồ thị ở hình bên, hãy xác định:

a) Độ tan của ammonia ở 30 °C. Nhận xét về tính tan của ammonia ở nhiệt độ này.

b) Nồng độ phần trăm của dung dịch ammonia bão hòa ở 30 °C.

c) Độ tan của ammonia ở 60 °C. So sánh với độ tan của ammonia ở 30 °C. Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

a) Ở 30 °C, độ tan của ammonia là 40 g NH₃/100 g nước.

Nhận xét: Ở nhiệt độ này, ammonia tan tốt trong nước.

b) Nồng độ phần trăm của ammonia bão hòa:

C% = $\frac{40}{40+100}$.100% = 28,6%

c) Độ tan của ammonia ở 60 °C là 15 g NH₃/100 g nước.

Nhận xét: Độ tan của ammonia ở 60 °C đã giảm mạnh so với ở 30 °C.

Giải thích : Ở nhiệt độ cao hơn, các phân tử ammonia chuyển động nhiệt mạnh hơn, thoát khỏi dung dịch nhiều hơn, dẫn đến độ tan giảm.

Bài tập 5.23: Trong công nghiệp, nitrogen được sản xuất từ nguồn nguyên liệu dồi dào là không khí. Giả thiết không khí chứa 78% N₂, 21% O₂ và 1% Ar về thể tích.

Cho biết nhiệt độ sôi của các chất trên lần lượt là –196 °C, −183 °C và –186 °C.

Em hãy nêu nguyên tắc sản xuất N₂ từ không khí.

Hướng dẫn trả lời:

Nguyên tắc sản xuất nitrogen từ không khí là chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Đầu tiên sẽ hoá lỏng không khí bằng cách tăng áp suất và làm lạnh xuống dưới –196 °C. Sau đó, tăng dần nhiệt độ, đến –196 °C thì nitrogen sôi và thoát ra; –186 °C thì argon sôi và thoát ra; chất lỏng còn lại là oxygen.

Bài tập 5.24: Xét cân bằng của dung dịch NH₃ 0,1 M ở 25 °C:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-                             K_C = 1,74.10^-5

Bỏ qua sự phân li của nước. Xác định giá trị pH của dung dịch trên.

Hướng dẫn trả lời:

                       NH₃         +          H₂O          ⇌           NH₄⁺      +       OH^-                   K_C

Ban đầu:         0,1                                                                                                   (mol/L)

Cân bằng:    0,1 - x                                                       x                    x                  (mol/L)

$K_{C}=\frac{x.x}{0,1-x}=1,74.10^{-5}$ => x = 1,32.10^-3 => pOH = -lgx = 2,88

=> pH = 14 - pOH = 11,12.

Bài tập 5.25: Xét cân bằng trong dung dịch gồm NH₄Cl 0,10 M và NH₃ 0,05 M ở 25 °C:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-                             K_C = 1,74.10^-5

Bỏ qua sự phân li của nước. Xác định giá trị pH của dung dịch trên.

Hướng dẫn trả lời:

                       NH₃         +          H₂O          ⇌           NH₄⁺      +       OH^-                   K_C

Ban đầu:         0,05                                                    0,10                                       (mol/L)

Cân bằng:    0,05 - x                                              0,10 + x                x                  (mol/L)

$K_{C}=\frac{x.(0,10+x)}{0,05-x}=1,74.10^{-5}$ => x = 0,87.10^-5 => pOH = -lgx = 5,06

=> pH = 14 - pOH = 8,94.

Bài tập 5.26: Tại một nhà máy phân bón, ammophos được sản xuất từ ammonia và phosphoric acid, thu được NH₄H₂PO₄ và (NH₃)₂HPO₄ với tỉ lệ mol là 1 : 1.

a) Viết các phương trình hoá học.

b) Tính thể tích khí ammonia (đkc) cần dùng để tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 5,88 tấn phosphoric acid. Tính khối lượng ammophos thu được.

Hướng dẫn trả lời:

a) Phương trình hoá học sản xuất ammophos:

NH₃ + H₃PO₄ → NH₄H₂PO₄

2NH₃ + H₃PO₄ → (NH₄)₂HPO₄

b) Số mol phosphoric acid đã phản ứng = 60 000 mol.

Số mol ammonia cần dùng = 30 000 + 30 000 - 2 = 90 000 (mol).

Thể tích ammonia = 24,79 - 90 000 = 2 231 100 (lít) = 2 231,1 m.

Khối lượng ammophos thu được: 5,88 +1,53 = 7,41 (tấn).