Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 6: Một số hợp chất với Oxygen của Nitrogen

Bài tập 6.1: Oxide của nitrogen được tạo thành ở nhiệt độ rất cao, khi nitrogen có trong không khí bị oxi hoá được gọi là

A. NO_x tức thời.                                             B. NO_x nhiệt.

C. NO_x nhiên liệu.                                         D. NO_x tự nhiên.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Oxide của nitrogen được tạo thành ở nhiệt độ rất cao, khi nitrogen có trong không khí bị oxi hoá được gọi là NO_x nhiệt.

Bài tập 6.2: Oxide của nitrogen được tạo thành khi nguyên tố nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen dư thừa trong không khí được gọi là

A. NO_x nhiên liệu.                                         B. NO_x tự nhiên.

C. NO_x tức thời.                                             D. NO_x nhiệt.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí tạo ra NO_x nhiên liệu.

Bài tập 6.3: Oxide của nitrogen được tạo thành khi nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do được gọi là

A. NO_x nhiệt.                                                 B. NO_x tức thời.

C. NO_x nhiên liệu.                                         D. NO_x tự nhiên.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do tạo ra NO_x tức thời.

Bài tập 6.4: Nitrogen monoxide được tạo thành khi mưa dông kèm theo sấm sét do phản ứng giữa nitrogen và oxygen trong không khí được gọi là

A. NO_x nhiên liệu.                                             B. NO_x tức thời.

C. NO_x tự nhiên.                                               D. NO_x nhiệt.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Sự hình thành nitrogen monoxide nhờ có mưa dông kèm theo sấm sét nên là NO_x tự nhiên.

Bài tập 6.5: Mưa acid là hiện tượng nước mưa có pH thấp hơn 5,6 (giá trị pH của khí carbon dioxide bão hòa trong nước). Hai tác nhân chính gây mưa acid là

A. Cl₂, HCl.                   B. N₂, NH₃.                  C. SO₂, NO_x.                   D. S, H₂S.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Tác nhân chính gây mưa acid là SO₂ và NO_x.

Bài tập 6.6: Số oxi hóa thấp nhất của nitrogen là

A. −3.                         B. 0.                         C. +1.                         D. +4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Số oxi hóa thấp nhất của nitrogen trong hợp chất là −3, VD như NH₃, NH₄Cl, …

Bài tập 6.7: Phân tử nào sau đây có liên kết cho – nhận?

A. NH₃.                     B. N₂.                      C. HNO₃.                      D. H₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Trong phân tử HNO₃, liên kết O−H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen, liên kết N−O là liên kết cho – nhận.

Bài tập 6.8: Acid nào sau đây thể hiện tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với chất khử?

A. HCl.                       B. HNO₃.                    C. HBr.                      D. H₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Trong các đáp án trên, chỉ có HNO₃ là acid thể hiện tính oxi hoá mạnh.

Bài tập 6.9: Kim loại nào sau đây không tác dụng với nitric acid?

A. Zn.                      B. Cu.                       C. Ag.                       D. Au.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

HNO₃ thường không hoà tan được vàng (Au).

Bài tập 6.10: Hiện tượng phú dưỡng là một biểu hiện của môi trường ao, hồ bị ô nhiễm do dư thừa các chất dinh dưỡng. Sự dư thừa dinh dưỡng chủ yếu do hàm lượng các ion nào sau đây vượt quá mức cho phép?

A. Sodium, potassium.                                   B. Calcium, magnesium.

C. Nitrate, phosphate.                                     D. Chloride, sulfate.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Thông thường, khi hàm lượng nitrogen trong nước (bao gồm ion nitrate, nitrite, ammonium) đạt 300 μg/L và hàm lượng phosphorus (các dạng ion phosphate) đạt 20 μg/L sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng.

Bài tập 6.11: Cho các nhận định sau về tính chất hoá học của nitric acid: (1) có tính acid mạnh; (2) có tính acid yếu; (3) có tính oxi hoá mạnh; (4) có tính khử mạnh. Số nhận định đúng là

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

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Tính chất hoá học của nitric acid: (1) có tính acid mạnh; (3) có tính oxi hoá mạnh.

Bài tập 6.12: Phát biểu nào sau đây không đúng?

A. NH₃ và HCl đều dễ tan trong nước.

B. HNO₃ và HCl đều là acid mạnh trong nước.

C. N₂ và Cl₂ đều có tính oxi hóa mạnh ở điều kiện thường.

D. KNO₃ và KClO₃ đều bị phân hủy bởi nhiệt.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Ở điều kiện thường N₂ trơ về mặt hoá học.

Bài tập 6.13: Phát biểu nào sau đây đúng?

A. N₂ và P đều tác dụng với oxygen ở nhiệt độ cao.

B. N₂ và P đều là chất khí ở điều kiện thường.

C. HNO₃ và H₃PO₄ đều có tính oxi hóa mạnh.

D. HNO₃ và H₃PO₄ đều là acid mạnh.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Đáp án A: Đúng, N₂ và P đều tác dụng với oxygen ở nhiệt độ cao.

Đáp án B: Sai, P tồn tại ở trạng thái rắn ở điều kiện thường.

Đáp án C: Sai, H₃PO­₄ không có tính oxi hoá.

Đáp án D: Sai, H₃PO₄ là một acid yếu.

Bài tập 6.14: Xét phản ứng trong quá trình tạo ra NO_x nhiệt:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)                             $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 180,6 kJ

Nhiệt tạo thành chuẩn của NO(g) là

A. 180,6 kJ/mol.                                                   B. −180,6 kJ/mol.

C. −90,3 kJ/mol.                                                    D. 90,3 kJ/mol.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Phản ứng trên tổng hợp khí NO(g) từ dạng đơn chất bền nhất của nguyên tố N và O, nhưng sau phản ứng lại tổng hợp được 2 mol NO(g). Vậy nên, nhiệt tạo thành chuẩn của NO(g) phải bằng 1 nửa của nhiệt phản ứng: N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g).

Δ_fH°₂₉₈ = $\frac{\Delta _{r}H^{o}_{298}}{2}=\frac{180,6}{2}$ = 90,3 kJ.

Bài tập 6.15: Xét cân bằng tạo ra nitrogen(II) oxide ở nhiệt độ 2000 °C

N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO(g)                                         K_C = 4,10.10^-4

Ở trạng thái cân bằng, biểu thức nào sau đây có giá trị bằng K_C?

A. $\frac{[NO]^{2}}{[N_{2}][O_{2}]}$

B. $\frac{[NO]}{[N_{2}][O_{2}]}$

C. $\frac{[N_{2}][O_{2}]}{[NO]^{2}}$

D. $\frac{[NO]}{[N_{2}]}$

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Biểu thức hằng số cân bằng của phản ứng trên là:  K_C = $\frac{[NO]^{2}}{[N_{2}][O_{2}]}$.

Bài tập 6.16: Cho các nhận định sau về cấu tạo phân tử nitric acid

(a) Liên kết O–H phân cực về oxygen.

(b) Nguyên tử N có số oxi hóa là +5.

(c) Nguyên tử N có hóa trị bằng 4.

(d) Liên kết cho – nhận N→O kém bền.

Số nhận định đúng là

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

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Đặc điểm cấu tạo của phân tử nitric acid:

●      Nguyên tử N có số oxi hoá +5 => ý (b) đúng.

●      Liên kết O−H phân cực mạnh về phía nguyên tử O => ý (a) đúng.

●      Liên kết N→O là liên kết cho nhận nên liên kết này kém bền => ý (d) đúng.

●      Thông qua công thức Lewis của phân tử HNO₃, nguyên tử N hình thành 2 liên kết đơn với 2 nguyên tử O, 1 liên kết đôi với 1 nguyên tử O nên có hoá trị 4 => ý (c) đúng.

Bài tập 6.17: Nitric acid dễ bị phân hủy bởi ánh sáng hoặc nhiệt độ tạo thành các sản phẩm là

A. NO₂, H₂O.               B. NO₂, O₂, H₂O.               C. N₂, O₂, H₂O.               D. N₂, H₂O.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Phương trình phân hủy của HNO₃ khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ cao là:

HNO₃ → NO₂ + O₂ + H₂O

Bài tập 6.18: Để điều chế được silver nitrate từ một mẫu silver (bạc) tinh khiết, cần hòa tan mẫu silver vào dung dịch nào sau đây?

A. Cu(NO₃)₂.              B. HNO₃.              C. NaNO₃.              D. KNO₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

HNO₃ là một acid mạnh và có tính oxi hoá mạnh nên hòa tan được bạc để tạo ra bạc nitrate.

Bài tập 6.19: Trong công nghiệp, quá trình sản xuất Ca(NO₃)₂ cùng làm phân bón được thực hiện bằng phương phản ứng giữa dung dịch HNO₃ với hợp chất phổ biến, giá rẻ nào sau đây?

A. CaO.

B. Ca(OH)₂.

C. CaCO₃.

D. CaSO₄.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng để sản xuất phân bón giàu chất dinh dưỡng:

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Bài tập 6.20: Cho dung dịch HNO3 tác dụng với các chất sau: NH₃, CaCO₃, Ag, NaOH. Số phản ứng trong đó HNO₃ đóng vai trò acid Bronsted là?

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

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Các phản ứng của HNO₃ đóng vai trò là acid theo thuyết Bronsted là tác dụng với NH₃, CaCO₃, NaOH.

Khi tác dụng với Ag, HNO₃ đóng vai trò là chất oxi hoá.

Bài tập 6.21: a) Viết phương trình hoá học xảy ra khi cho dung dịch HNO₃ loãng lần lượt

tác dụng với các chất: NaHCO₃, Cu.

b) Trình bày phương pháp hoá học phân biệt ba dung dịch: HNO₃, NaNO₃, HCl.

Hướng dẫn trả lời:

a) NaHCO₃ + HNO₃ → NaNO₃ + CO₂ + H₂O

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

b) Sử dụng lần lượt hai thuốc thử là quỳ tím và dung dịch silver nitrate như sau:

Phương trình hóa học: AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃

Bài tập 6.22: Xét các phản ứng tạo thành oxide của nitrogen:

N₂(g) + O₂(g) → 2NO(g)                              $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 180,6 kJ

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)                         $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -114,2 kJ

a) Hãy cho biết phản ứng nào toả nhiệt, phản ứng nào thu nhiệt.

b) Hãy tính  $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ của phản ứng: N₂(g) + 2O₂(g) → 2NO₂(g)

Từ kết quả thu được, hãy tính  $\Delta _{f}H^{o}_{298}$ của NO₂(g).

Hướng dẫn trả lời:

a) Phản ứng thứ nhất có $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 180,6 kJ > 0 => Phản ứng thu nhiệt.

Phản ứng thứ hai có $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -114,2 kJ < 0 => Phản ứng toả nhiệt.

b) N₂(g) + 2O₂(g) → 2NO₂(g)

$\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 180,6 kJ - 114,2 kJ = 66,4 kJ

Nhiệt tạo thành của NO₂(g) là biến thiên enthalpy của phản ứng:

$\frac{1}{2}$N₂(g) + O₂(g) → NO₂(g)                  $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 33,2 kJ

Như vậy, $\Delta _{f}H^{o}_{298}$[NO₂(g)] = 33,2 kJ/mol.

Bài tập 6.23: Sử dụng các hóa chất, dụng cụ: dung dịch nitric acid 20%, cân, tủ hút khí độc, cốc, đũa thuỷ tinh, phễu lọc, giấy lọc. Trình bày các bước xác định gần đúng hàm lượng vàng (gold) có trong hợp kim Au–Ag, trong đó hàm lượng vàng < 30% về khối lượng. Viết các phương trình hoá học xảy ra.

Hướng dẫn trả lời:

Bước 1: Cân hợp kim, ghi khối lượng m₁.

Bước 2: Ngâm hợp kim vào cốc đựng dung dịch HNO₃ 20% dư để hoà tan Ag, còn lại Au không tan (thực hiện trong tủ hút khí độc).

3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

Ag + 2HNO₃ → AgNO₃ + NO₂ + H₂O

Bước 3: Lọc lấy phần chất rắn không tan, rửa và làm khô.

Bước 4: Cân khối lượng vàng thu được, ghi khối lượng m₂, tính gần đúng hàm lượng vàng trong hợp kim theo công thức: %Au = $\frac{m_{2}}{m_{1}}$.100%.

Bài tập 6.24: Xét phản ứng: 4NO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 4HNO₃(l)

Hãy tính $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ của phản ứng và cho biết phản ứng là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

(Biết nhiệt tạo thành của NO₂(g), H₂O(l) và HNO₃(l) lần lượt là 33,2 kJ/mol, −285,8 kJ/mol và –174,1 kJ/mol.)

Hướng dẫn trả lời:

$\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 33,2.4 - 285,8.2 - (-174,1.4) = 257,6 (kJ) > 0.

=> Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt.

Bài tập 6.25: Trong công nghiệp, nitric acid được sản xuất theo 3 giai đoạn của quá trình Ostwald.

Giai đoạn 1: Oxi hóa NH₃ thành NO.

Nung nóng hỗn hợp gồm 1 phần thể tích ammonia và 9 phần thể tích không khí tới nhiệt độ khoảng 900 °C (xúc tác Pt-Rh):

4NH₃ + 5O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 4NO + 6H₂O

Giai đoạn 2: Oxi hoá NO thành NO₂.

Dẫn hỗn hợp khí sau giai đoạn 1 qua hệ thống làm mát để hạ nhiệt độ:

2NO + O₂ → 2NO₂

Giai đoạn 3: Tổng hợp nitric acid.

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO

Khí NO sinh ra ở giai đoạn 3 được dẫn quay về giai đoạn 2 của chu trình sản xuất.

a) Xác định chất khử, chất oxi hoá trong 3 giai đoạn sản xuất trên.

b) Tại sao ban đầu cần trộn ammonia với không khí theo tỉ lệ thể tích 1 : 9?

(Biết không khí chứa 21% thể tích oxygen.)

Hướng dẫn trả lời:

a) 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O                                (1)

=> Chất oxi hoá là O₂, chất khử là NH₃.

2NO + O₂ → 2NO₂                                                   (2)

=> Chất oxi hoá là O₂, chất khử là NO.

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃+ NO                                  (3)

=> NO₂ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hoá.

b) Tổ hợp phản ứng của 3 giai đoạn: (1).3 + (2).6 + (3).4, thu được phản ứng chung:

12NH₃ + 21O₂ → 8HNO₃ + 4NO + 14H₂O

Tỉ lệ thể tích NH₃ : O₂ = 12 : 21.

=> Tỉ lệ thể tích NH₃ : Không khí = 12 : 21.$\frac{100}{21}$ = 12 : 100 = 1 : 8,33.

Do vậy, ban đầu tỉ lệ NH₃ : Không khí gần bằng 1 : 9 (có lấy dư không khí).