BÀI 6: MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA NITROGEN VỚI OXYGEN
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 6: MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA NITROGEN VỚI OXYGEN
Mục tiêu
Mục tiêu
MỤC TIÊU
- Phân tích được nguồn gốc các oxide của nitrogen trong không khí và nguyên nhân gây hiện tượng mưa acid. - Nêu được cấu tạo của Latex(HNO_3) tính acid, tính oxi hoá mạnh trong một số ứng dụng thực tiên quan trọng của nitric acid. - Giải thích được nguyên nhân, hệ quả của hiện tượng phú dưỡng.
Các Oxide của Nitrogen
Công thức, tên gọi
I. CÁC OXIDE CỦA NITROGEN
1. Công thức, tên gọi
Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là Latex(NO_x), một loại hợp chất điển hình gây ô nhiễm không khí. Hợp chất Latex(NO_x) có trong không khí là Latex(N_2O, NO, NO_2, N_2O_4).
Ảnh
Nguồn gốc phát sinh
2. Nguồn gốc phát sinh Latex(NO_x) trong không khí
Bên cạnh nguồn gốc tự nhiên như núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm theo sấm sét, sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ, thì sự phát sinh NOx chủ yếu là do hoạt động của con người. Các nguồn gây phát thải NOx nhân tạo từ hoạt động giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, nhà máy nhiệt điện và trong đời sống.
Ảnh
NOx là một trong các nguyên nhân gây mưa acid, sương mù quang hoá, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozone và hiện tượng phú dưỡng, làm ô nhiễm môi trường.
Mưa acid
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: 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,...
Ảnh
Nitric acid
Cấu tạo
II. NITRIC ACID
1. Cấu tạo
Ảnh
Công thức Lewis và công thức cấu tạo của nitric acid Đặc điểm cấu tạo của phân tử nitric acid: - Nguyên tử nitrogen có số oxi hoá là +5, số oxi hoá 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.
Tính chất vật lí
Nitric acid tinh khiết là chất lỏng, không màu, có khối lượng riêng D = 1,53 g/mL. Nitric acid nóng chảy ở Latex(−42^oC) và sôi ở Latex(83 ^oC). Nitric acid bốc khói mạnh trong không khí ẩm và tan vô hạn trong nước.
2. Tính chất vật lí
Tính chất hóa học (acid)
3. Tính chất hóa học
Nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính chất của một acid Bronsted - Lowry. Trong công nghiệp, nitric acid được sử dụng để sản xuất phân bón giàu dinh dưỡng như ammonium nitrate, calcium nitrate. Latex(NH_3 + HNO_3 → NH_4NO_3) Latex(CaCO_3 + 2HNO_3 → Ca(NO_3)_2 + CO_2 + H_2O) Ammonium nitrate cung cấp nguyên tố nitrogen ở cả dạng ammonium và cả dạng nitrate.
a) Tính acid
Hoạt động tr40
Hoạt động trang 40 Hóa học 11: Viết phương trình phân li và các phương trình hoá học minh hoạ cho tính chất acid mạnh của nitric acid.
Lời giải: Phương trình phân li: Latex(HNO_3 → H^+ + NO_3^−). Phương trình hoá học minh hoạ tính acid mạnh của Latex(HNO_3): Latex(CuO + 2HNO_3 → Cu(NO_3)_2 + H_2O) Latex(Ba(OH)_2 + 2HNO_3 → Ba(NO_3)_2 + 2H_2O) Latex(CaCO_3 + 2HNO_3 → Ca(NO_3)_2 + CO_2 + H_2O).
Tính oxi hóa
b) Tính oxi hóa
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.
Ứng dụng của nitric acid đặc
Ứng dụng nổi bật của nitric acid đặc:
- Ở dạng đậm đặc, nitric acid được dùng để sản xuất thuốc nổ trinitrotoluene (TNT), nitroglycerin và thuốc súng không khói cellulose trinitrate. Trong các hợp chất đó, tính oxi hoá của nitric acid được bảo lưu ở các gốc nitrate và tham gia vào phản ứng cháy, nổ. - Nitric acid đặc tạo với hydrochloric acid đặc hồn hợp có tính oxi hoá mạnh (thường gọi là nước cường toan - aqua regia) có khả năng hoà tan vàng (gold), platinum. VD: Latex(Au + HNO_3 + 3HCI -> AuCl_3 + NO + 2H_2O) (điều kiện nhiệt độ) Phản ứng hoà tan vàng, platinum trong nước cường toan được sử dụng phố biến ở nhiều phòng thí nghiệm nghiên cứu.
Hiện tượng phú dưỡng
Nguyên nhân
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.
Ảnh
Ảnh
nguồn gốc, ảnh hưởng
- 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.
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1 trang 41 Hóa học 11: Nêu các biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở các ao, hồ.
Lời giải: Một số biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở các ao, hồ: - Tạo điều kiện để nước trong ao, hồ được lưu thông. - Xử lí nước thải trước khi cho chảy vào ao, hồ. - Sử dụng phân bón đúng liều lượng, đúng cách, đúng thời điểm trong năm để hạn chế sự rửa trôi ion NO3−, PO43− từ nguồn phân bón dư thừa vào ao, hồ.