Giải SGK Hóa học 11 Cánh diều Bài 5: Một số hợp chất quan trọng của nitrogen có đáp án

Các phương trình hoá học minh hoạ:

- Tác động của mưa acid đối với calcium carbonate trong núi đá vôi:

2H⁺ + CaCO₃ → Ca²⁺ + CO₂ + H₂O.

- Tác động của mưa acid đối với kim loại sắt có trong thép:

2H⁺ + Fe → Fe²⁺ + H₂.

Công thức Lewis của HNO₃ theo đề bài là không phù hợp, do N ở chu kì 2, không có AO d trống.

Công thức Lewis của HNO₃ là:

Khi khơi thông nguồn nước thì nguy cơ xảy ra hiện tượng phú dưỡng sẽ giảm.

Do việc khơi thông nguồn nước sẽ giúp giảm sự tích tụ các chất dinh dưỡng trong nguồn nước, làm hạn chế sự sinh sôi, nảy nở của vi khuẩn, rong, rêu, tảo …

Những dấu hiệu để dự đoán đã có hiện tượng phú dưỡng xảy ra trong một ao nước hay hồ nước:

+ Sự xuất hiện dày đặc của tảo xanh trong nước;

+ Nguồn thuỷ sản trong ao hồ bị suy kiệt;

+ Xuất hiện mùi hôi thối khó chịu…

Để hạn chế nguy cơ xảy ra hiện tượng phú dưỡng trong hồ, ao, vuông … người nuôi thuỷ, hải sản nên:

+ Tạo điều kiện để nước trong hồ, ao, vuông … được lưu thông.

+ Lắp đặt thiết bị sục khí để khuấy trộn bề mặt ao và giúp giải phóng các loại khí như CO₂.

+ Thường xuyên sử dụng chế phẩm vi sinh để tăng vi sinh có lợi cho hồ, ao, vuông …

Hiện nay, địa phương em đẩy mạnh xây dựng các khu công nghiệp, do đó hiện tượng phú dưỡng tại các ao, hồ … xuất hiện ngày càng nhiều, chủ yếu là do việc thải nước thải chưa qua xử lí ra môi trường.

Một số biện pháp đề xuất để hạn chế hiện tượng này:

- Xử lí nước thải trước khi đổ vào ao, hồ….Tuyên truyền toàn dân chung sức ngăn chặn hành vi xả thải trái phép chưa qua xử lí ra môi trường. Báo cáo chính quyền xử lí khi thấy hiện tượng xả thải trái phép ra môi trường.

- Trồng một số thực vật thuỷ sinh phù hợp với môi trường phú dưỡng: bèo tây, ngổ trâu, cải xoong … Trồng thực vật thủy sinh cũng sẽ làm giảm mức độ dinh dưỡng trong nước ao, hồ và do đó không khuyến khích sự nhân lên của thực vật phù du.

- Lắp đặt các hệ thống sục khí ở các ao, hồ lớn … bị xả thải…

Gần đây, mỗi năm có khoảng hàng trăm triệu tấn ammonia được sản xuất trên toàn cầu. Trong đó, có khoảng 80% được sử dụng để sản xuất phân đạm ammonium, urea … để cung cấp nguyên tố nitrogen cho đất và cây trồng. Ví dụ phản ứng dưới đây dùng để tổng hợp ra phân bón với thành phần chính là ammonium sulfate:

2NH₃(aq) + H₂SO₄(aq) → (NH₄)₂SO₄(aq)

Vì thế có thể nói ammonia có vai trò rất quan trọng đối với nông nghiệp.

N₂(g) + 3H₂(g) $\stackrel{400-{600}^{o}C,200bar,Fe}{\rightleftharpoons }$ 2NH₃(g)            ${\Delta }_r{H}_{298}^o=-91,8kJ$

${\Delta }_r{H}_{298}^o=-91,8kJ<0$phản ứng thuận toả nhiệt. Tuy nhiên, khi thực hiện phản ứng ở nhiệt độ quá thấp thì tốc độ của phản ứng nhỏ, phản ứng diễn ra chậm. Thực tế, người ta đã chọn nhiệt độ phù hợp, khoảng 400 ^oC – 600 ^oC.

a)

N₂(g) + 3H₂(g) $\stackrel{400-{600}^{o}C,200bar,Fe}{\rightleftharpoons }$ 2NH₃(g)

Ban đầu:      a                  b                                      0                  M

Phản ứng:    x                  3x                                    2x                M

Cân bằng: 0,0201            0,0602                             2x                M

Áp dụng công thức có:

$K=\frac{{\text{[}N{H}_3\text{]}}_{}^2}{\text{[}{N}_2\text{]}.{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3}\iff \text{[}N{H}_3\text{]}=2x=\sqrt{K.\text{[}{N}_2\text{]}.{\text{[}{H}_2\text{]}}_{}^3}=\sqrt{0,105.0,0201.0,{0602}_{}^3}=6,{79.10}_{}^{-4}M$

b) Tại thời điểm cân bằng, nồng độ ammonia, nitrogen và hydrogen trong buồng phản ứng là không đổi. Khi đó hỗn hợp khí này được dẫn qua hệ thống làm lạnh để hoá lỏng ammonia và tách ra khỏi hỗn hợp.

a) Ý nghĩa của phản ứng: 2CO(g) + 2NO(g) → 2CO₂(g) + N₂(g) đối với môi trường là giảm khí độc CO, giảm tác nhân gây mưa acid NO phát sinh từ quá trình đốt cháy nhiên liệu.

b) $2\stackrel{+2}{C}O\left(g\right)+2\stackrel{+2}{N}O\left(g\right)\to 2\stackrel{+4}{C}{O}_2\left(g\right)+{\stackrel{0}{N}}_2\left(g\right)$

Số oxi hoá của carbon tăng từ +2 lên +4 sau phản ứng nên CO đóng vai trò là chất khử.

Số oxi hoá của nitrogen giảm từ +2 xuống 0 sau phản ứng nên NO đóng vai trò là chất oxi hoá.

c)

${\Delta }_r{H}_{298}^o=2.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(C{O}_2\right(g\left)\right)+{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(N_2\right(g\left)\right)-2.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(CO\right(g\left)\right)-2.{\Delta }_f{H}_{298}^o\left(NO\right(g\left)\right)$

= 2. (-393,5) + 0 – 2.(-110,5) – 2.91,3 = -748,6 (kJ) < 0.

Vậy phản ứng này toả nhiệt, thuận lợi về mặt năng lượng.

- Sơ đồ phản ứng gây ra mưa chứa nitric acid:

$N_2\stackrel{+O_2}{\to }NO\stackrel{+O_2}{\to }N{O}_2\stackrel{+O_2+H_{2}O}{\to }HN{O}_3\to H^{+}+N{O}_3^{-}$

Các phương trình hoá học minh hoạ cho sơ đồ:

N₂(g) + O₂(g) $\stackrel{t^o}{\rightleftharpoons }$2NO(g)

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

4NO₂(g) + 2H₂O(l) + O₂(g) → 4HNO₃(aq)

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

- Sơ đồ phản ứng gây ra mưa chứa sulfuric acid:

                              $H_{2}S{O}_3\stackrel{+H_{2}O}{\leftarrow }S{O}_2\stackrel{+O_2}{\to }S{O}_3\stackrel{+H_{2}O}{\to }{H}_{2}S{O}_4$

Các phương trình hoá học minh hoạ cho sơ đồ:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

$S{O}_2+\frac{1}{2}{O}_2\stackrel{NO/N{O}_2}{\to }S{O}_3$

SO₃ + H₂O → H₂SO₄.

- Một số hoạt động tạo thành các khí gây mưa acid tại địa phương em: khí thải của phương tiện giao thông; khí thải của nhà máy chưa qua xử lí ra môi trường; khí thải do đốt rác, đốt than …

- Một số biện pháp giảm thiểu sự tạo thành các khí này:

+ Tăng cường sử dụng xe đạp, phương tiện công cộng thay cho các phương tiện động cơ cá nhân như ô tô, xe máy …+ Tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo;

+ Sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên;

+ Cải tiến công nghệ sản xuất, có biện pháp xử lí khí thải và tái chế các sản phẩm phụ có chứa sulfur.