Cùng congthuctoanlyhoa khám phá Lý thuyết Một số hợp chất của nitrogen với oxygen chi tiết, đầy đủ. Bài viết cung cấp cho các em cái nhìn sâu sắc về Các oxide của nitrogen, Nitric acid, Hiện tượng phú dưỡng và các bài tập về Một số hợp chất của nitrogen với oxygen. Bài viết này sẽ hỗ trợ cho các em trong việc học tốt môn Hoá học 11.
A/ Lý thuyết Một số hợp chất của nitrogen với oxygen
I. Các oxide của nitrogen
1. Công thức, tên gọi
– Công thức chung: NOx.
2. Nguồn gốc phát sinh NOx trong không khí.
– Tự nhiên: Núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm sấm sét.
– Con người: do hoạt động của con người: giao thông vân tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp…
Tác hại: Là nguyên nhân gây mưa acid, sương mù quang hóa, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon…
| Loại NOx | NOx nhiệt
(thermal – NOx) |
NOx nhiên liệu
(fuel – NOx) |
NOx tức thời
(prompt – NOx) |
| Nguyên nhân tạo thành | Nhiệt độ rất cao (trên 3 000 °C) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hoá:
N2 + O2 ⇌ 2NO |
Nitrogen trong
nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí. |
Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, gốc hydroxyl,…). |
3. Mưa acid
– Nước mưa thông thường có pH khoảng 5,6 chủ yếu do có carbon dioxide hoà tan tạo môi trường acid yếu. Khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 thì gọi là hiện tượng mưa acid.
– Tác nhân chính gây mưa acid là SO2 và NOx, phát thải chủ yếu do các hoạt động công nghiệp, nhiệt điện, giao thông, khai thác và chế biến dầu mỏ…
Với sự xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi, khi SO2 và NOx bị oxi hoá bởi oxygen, ozone, hydrogen peroxide, gốc tự do,… rồi hoà tan vào nước, tạo thành sulfuric acid và nitric acid.
Ví dụ:
2SO2 + O2 + 2H2O 
2H2SO4
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Các giọt acid li ti tạo thành theo mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất.
– Mưa acid gây tác động xấu đối với môi trường, con người và sinh vật, rõ rệt nhất khi nước mưa có giá trị pH dưới 4,5. Mưa acid ảnh hưởng đến sinh vật, ăn mòn các công trình xây dựng, kiến trúc bằng đá và kim loại,…
II. Nitric acid
1. Cấu tạo
– Nguyên tử N có số oxi hóa +5, số oxi hóa cao nhất của nitrogen.
– Liên kết O-H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen.
– Liên kết N → O là liên kết cho nhận
2. Tính chất vật lí
– Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, có khối lượng riêng D = 1,53 g/ml. Nitric acid bốc khói mạnh trong không khí ẩm và tan vô hạn trong nước.
3. Tính chất hoá học
a) Tính acid
Nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính chất của một acid Brønsted – Lowry. Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng để sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrate, calcium nitrate.
NH3 + HNO3 → NH4NO3
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
Ammonium nitrate cung cấp nguyên tố nitrogen ở cả dạng ammonium và cả dạng nitrate.
b) Tính oxi hoá
Phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh.
Do có tính oxi hoá mạnh, nitric acid thường được sử dụng để phá mẫu quặng trong việc nghiên cứu, xác định hàm lượng các kim loại trong quặng.
III. Hiện tượng phú dưỡng
– Nguyên nhân của hiện tượng phú dưỡng là do sự dư thừa dinh dưỡng đã cung cấp nguồn thức ăn dồi dào cho sinh vật phù du phát triển mạnh.
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.
– Nguồn dinh dưỡng ở ao, hồ thường có nguồn gốc từ nước thải (nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt) được đưa đến ao, hồ thông qua các cống dẫn nước cố định hoặc do chảy tràn trên mặt đất khi mưa, lũ. Bên cạnh đó, ở nhiều đầm nuôi trồng thuỷ sản, sự dư thừa thức ăn chăn nuôi cũng tạo ra sự dư thừa dinh dưỡng.
– Hiện tượng phú dưỡng gây cản trở sự hấp thụ ánh sáng mặt trời vào nước, làm giảm sự quang hợp của thực vật thuỷ sinh. Rong, tảo phát triển mạnh gây thiếu nguồn oxygen trầm trọng cho các loài khác (đặc biệt là tôm, cá), gây mất cân bằng sinh thái. Ngoài ra, xác rong, tảo phân huỷ gây ô nhiễm môi trường nước, không khí và tạo chất bùn lắng xuống lòng ao, hồ.
B/ Bài tập Một số hợp chất của nitrogen với oxygen
Bài tập 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. NOx tức thời. B. NOx nhiệt.
C. NOx nhiên liệu. D. NOx tự nhiên.
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 NOx nhiệt.
Bài tập 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. NOx nhiên liệu. B. NOx tự nhiên.
C. NOx tức thời. D. NOx nhiệt.
Trả lời
Chọn đáp án A.
Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí tạo ra NOx nhiên liệu.
Bài tập 3: Oxide của nitrogen được tạo thành khi nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do được gọi là
A. NOx nhiệt. B. NOx tức thời.
C. NOx nhiên liệu. D. NOx tự nhiên.
Trả lời
Chọn đáp án B.
Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do tạo ra NOx tức thời.
Bài tập 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. NOx nhiên liệu. B. NOx tức thời.
C. NOx tự nhiên. D. NOx nhiệt.
Trả lời
Chọn đáp án C.
Sự hình thành nitrogen monoxide nhờ có mưa dông kèm theo sấm sét nên là NOx tự nhiên.
Bài tập 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, NOx. D. S, H2S.
Trả lời
Chọn đáp án C.
Tác nhân chính gây mưa acid là SO2 và NOx.
Vậy là các em đã tìm hiểu xong bài học về Lý thuyết và Bài tập Một số hợp chất của nitrogen với oxygen. Mong các em sẽ học ngày càng tốt hơn nữa môn Hoá 11.