Axit nitric và một số ứng dụng

    Thí dụ: 
            Phân đạm (N), phân lân (P), phân kali (K).
Phân bón phức hợp, trong thành phần có hai nguyên tố dinh dưỡng trở lên. 
Thí dụ: Phân kali nitrat (K và N), amophot (N và P).
Phân bón hỗn hợp là hỗn hợp của nhiều phân bón khác nhau. 
Thí dụ:
           Phân bón NPK là hỗn hợp đạm, lân và kali.
1. Phân bón đơn nguyên tố
Phân bón đơn nguyên tố chỉ chứa một trong ba nguyên tố dinh dưỡng chính là đạm (N), lân (P), kali (K).
a) Phân đạm
Thực vật cần một lượng lớn nitơ dưới dạng ion NO3- hoặc ion NH4+ để tạo thành protein. Một số phân đạm thường dùng:
Amoni nitrat NH4NO3: Là chất rắn, kết tinh màu trắng, dễ tan trong H2O. Thành phần chứa 35% N. Điều chế bằng cách cho axit HNO3 50% tác dụng với NH3:
	NH3 + HNO3 → NH4NO3
Amoni sunfat (NH4)2SO4: Là loại phân đạm được dùng phổ biến trên thế giới. Thành phần chứa 21% N, dễ tan trong H2O. Tuy nhiên, sau nhiều năm dùng (NH4)2SO4 đất trở nên chua.
Natri nitrat NaNO3: Là chất rắn, dễ tan trong H2O, thích hợp cho vùng đất chua.
Ure (NH2)2CO: Là loại phân đạm được dùng rất phổ biến hiện nay ở đồng ruộng nước ta. Là chất rắn, kết tinh màu trắng, dễ tan trong nước. Thành phần chứa tới 46,6%N.
Ure được điều chế bằng cách cho khí CO2 tác dụng với khí NH3 ở áp suất cao.
	CO2 + 2NH3 → (NH2)2CO + H2O
b) Phân lân:
Thực vật cần photpho dưới dạng ion photphat PO43-. Phân lân cần thiết cho sự phát triển của rễ cây, làm tăng quá trình trao đổi chất của cây trồng.
Phân lân được đánh giá theo hàm lượng của P2O5 ứng với lượng P có trong thành phần của phân. Một số phân lân thường dùng:
Supephotphat đơn: Cho quặng canxi photphat tác dụng với axit H2SO4 đặc:
	Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
Hỗn hợp hai muối Ca(H2PO4) và CaSO4 gọi là supephotphat đơn.
Hàm lượng P2O5 trong loại phân bón này thấp (khoảng 14 – 20%).
Supephotphat kép: Cho quặng Ca3(PO4)2 tác dụng với axit H3PO4:
	Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 ® 3Ca(H2PO4)2
Hàm lượng P2O5 cao hơn (khoảng 40 – 50%).
c) Phân kali
Phân kali cung cấp cho cây trồng nguyên tố kali dưới dạng ion K+. Phân kali giúp cây tạo ra hoa, quả chứa nhiều bột, đường và tăng cường sức chịu đựng của cây.
Những phân kali thường dùng là KCl, K2SO4 và một số tro thực vật có chứa muối K2CO3.
Phân kali được đánh giá theo hàm lượng của K2O tương ứng với lượng kali có trong thành phần của phân.
2. Phân phức hợp
Phân phức hợp chứa hai nguyên tố dinh dưỡng trở lên.
Thí dụ: 
Amophot là hỗn hợp hai muối NH4H2PO4 và (NH4)2HPO4. Điều chế bằng  cách cho amoniac tác dụng với axit H3PO4.
3. Phân hỗn hợp
Trộn lẫn các loại phân bón theo tỉ lệ xác định phù hợp với từng loại cây trồng. Thí dụ: Phân NPK là hỗn hợp các muối NH4NO3, (NH4)2HPO4 và KCl. Phân NPK dễ tan, cung cấp cả đạm, lân và kali cho cây trồng.
4. Phân vi lượng
Phân vi lượng cung cấp những lượng rất nhỏ các nguyên tố hoá học dưới dạng hợp chất như hợp chất của bo, của kẽm, của mangan, của đồng Phân vi lượng được đưa vào đất cùng với phân hữu cơ hay phân vô cơ, chỉ có hiệu quả cho từng loại cây, từng loại đất, dùng quá liều sẽ hại cho cây trồng.
Dạng 1: Hoàn thành sơ đồ phản ứng 
1. Phương pháp:
Cần nắm chắc kiến thức về tính chất hoá học, phương pháp điều chế các chất, đặc biệt về các chất thuộc nhóm nitơ như N2, NO, NO2, HNO3, NH3, muối nitrat, muối amoni, H3PO4, muối photphat
Cần nhớ: Mỗi mũi tên trong sơ đồ nhất thiết chỉ biểu diễn bằng một phản ứng.
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Sơ đồ phản ứng sau đây cho thấy rõ vai trò của thiên nhiên và con người trong việc chuyển nitơ từ khí quyển vào trong đất, cung cấp nguồn phân đạm cho cây cối:	
Hãy viết các phản ứng trong sơ đồ chuyển hoá trên.
Giải
	X: O2	Y: HNO3	Z: Ca(OH)2	M : NH3
Ví dụ 2 : Viết các phương trình phản ứng thực hiện dãy chuyển hoá sau :
Giải
B: NH3 	A: N2	C: NO	D: NO2 E: HNO3	 G: NaNO3	H: NaNO2
Ví dụ 3: Hoàn thành sơ đồ chuyển hoá sau:
	Giải
Dạng 2: Nhận biết một số chất tiêu biểu của nhóm nitơ
1. Phương pháp
Lựa chọn những phản ứng có dấu hiệu đặc trưng (sự biến đổi màu, mùi, kết tủa, sủi bọt khí) để nhận biết.
STT
Chất cần
 nhận biết
Thuốc thử
Hiện tượng xảy ra và phản ứng
1.
NH3 (khí)
Quỳ tím ẩm
Quỳ tím ẩm hoá xanh
2.
NH4+
Dung dịch kiềm 
(có hơ nhẹ)
Giải phóng khí có mùi khai: NH4+ + OH- → NH3 + H2O
3.
HNO3
Cu
Dung dịch hoá xanh, giải phóng khí không màu và hoá nâu trong không khí:
3Cu + 8HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO
+ 4H2O và 2NO + O2 → 2NO2
4.
NO3-
H2SO4, Cu
Dung dịch hoá xanh, giải phóng khí không màu và hoá nâu trong không khí:
3Cu + 8H+ + 2NO3- →3Cu2+ + 2NO
+ 4H2O và 2NO + O2 → 2NO2
5.
PO43-
Dung dịch AgNO3
Tạo kết tủa màu vàng
3Ag+ + PO43- → Ag3PO4↓
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Chỉ được dùng một kim loại, làm thế nào phân biệt những dung dịch sau đây: NaOH, NaNO3, HgCl2, HNO3, HCl.
Giải 
Dùng kim loại Al, cho Al tác dụng lần lượt với các mẫu thử
Nếu có khí màu nâu bay ra là HNO3:
	Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
	2NO + O2 → 2NO2 (màu nâu)
Nếu có kim loại trắng sinh ra là HgCl2
	2Al + 3HgCl2 → 3Hg + 2AlCl3
Có bọt khí bay ra và có kết tủa, kết tủa tan ra là NaOH
	2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑
Có bọt khí bay ra là HCl
	2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Còn lại là NaNO3
Ví dụ 2 : Chỉ dùng một chất khác để nhận biết từng dung dịch sau : NH4NO3, NaHCO3, (NH4)2SO4, FeCl2 và FeCl3. Viết phương trình các phản ứng xảy ra.
Giải
Dùng Ba(OH)2 để nhận biết. Tóm tắt theo bảng sau :
NH4NO3
NaHCO3
(NH4)2SO4
FeCl2
FeCl3
Ba(OH)2
NH3↑ mùi khai
↓trắng BaCO3
NH3↑ mùi khai, ↓trắng BaSO4
↓trắng, hơi xanh Fe(OH)2
↓nâu Fe(OH)3
Ví dụ 3: Mỗi cốc chứa một trong các chất sau: Pb(NO3)2, Na2S2O3, MnCl2 NH4Cl, (NH4)2CO3, ZnSO4. Ca3(PO4) và MgSO4. Dùng nước, dung dịch NaOH, dung dịch HCl để nhận biết mỗi chất trên.
Giải
Cho nước vào các mẫu thử, tất cả đều tan, chỉ có mẫu thử chứa Ca3(PO4)2 không tan.
Cho từ từ dung dịch NaOH vào các mẫu thử chứa các hoá chất trên có những hiện tượng xảy ra như sau:
Chỉ có hai mẫu thử cho khí NH3 mùi khai là NH4Cl và (NH4)2CO3.
	NH4Cl + NaOH → NH3↑+ H2O + NaCl
	(NH4)2CO3 + NaOH → 2NH3↑ + 2H2O + Na2CO3
Để nhận biết hai muối này ta cho tác dụng với dung dịch HCl, mẫu thử nào cho khí bay lên là (NH4)2CO3, còn mẫu thử không có hiện tượng gì xảy ra là NH4Cl.
Có bốn mẫu thử cho kết tủa trắng Zn(OH)2, Mg(OH)2, Pb(OH)2 và Mn(OH)2, nếu tiếp tục cho NaOH và Zn(OH)2 và Pb(OH)2 tan còn Mg(OH)2 không tan, như vậy ta biết được cốc chứa MgSO4:
	ZnSO4     + 2NaOH    → Zn(OH)2↑   + Na2SO4
	Zn(OH)2   + 2NaOH    → Na2ZnO2    + 2H2O
	MgSO4    + 2NaOH    →  Mg(OH)2↑  + Na2SO4
 	Pb(NO3)2 + 2NaOH    → Pb(OH)2      ­ + 2NaNO3
	Pb(OH)2   + 2NaOH    → Na2PbO2    + 2H2O
	MnCl2      + 2NaOH    → Mn(OH)2     + 2NaCl
Để nhận biết Pb(NO3)2 với ZnSO4 ta cho dung dịch HCl vào hai mẫu thử, mẫu thử nào cho kết tủa màu trắng là Pb(NO3)2, còn mẫu thử không tác dụng là ZnSO4.
	Pb(NO3)2 + 2HCl → PbCl2↓ + 2HNO3
Mn(OH)2 không bền, dễ bị oxi hoá thành Mn(OH)4 màu nâu còn Mg(OH)2 không bị oxi hoá.
	2Mn(OH)2 + O2(kk) + 2H2O → 2Mn(OH)4
Mẫu cuối cùng còn lại là Na2S2O3
Có thể cho dung dịch HCl vào mẫu thử còn lại này, có kết tủa màu vàng và có khí mùi hắc (SO2):
	Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2↑ + S↓+ H2O
Dạng 3: Cân bằng phản ứng oxi hoá - khử của những phản ứng có sự tham gia của HNO3 hoặc NO3- theo phương pháp thăng bằng ion – electron
1. Phương pháp
Cân bằng phản ứng oix hoá - khử theo phương pháp thăng bằng ion – electron cũng phải đảm bảo nguyên tắc: tổng electron mà chất khử cho bằng tổng electron mà chất oxi hoá nhận (như ở phương pháp thăng bằng electron).Chỉ khác là chất oxi hoá, chất khử viết dưới dạng ion.
Cần nhớ: Chất kết tủa (không tan), chất khí (chất dễ bay hơi), chất ít điện li (H2O) phải để dạng phân tử.
Tuỳ theo môi trường phản ứng là axit, bazơ hoặc trung tính mà sau khi xác định nhường, nhận electron ta phải cân bằng thêm điện tích hai vế.
Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường axit, ta thêm H+ vào vế nào dư oxi, vế còn lại thêm H2O.
Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường bazơ, ta thêm OH- vào vế nào thiếu oxi, vế còn lại thêm H2O.
Nếu phản ứng xảy ra trong môi trường nước thì nếu tạo axit ta cân bằng như môi trường axit, nếu tạo bazơ ta cân bằng như môi trường bazơ.
Nhân hệ số cho hai quá trình nhường và nhận electron sao cho: số electron nhường ra của chất khử bằng số electron nhận vào của chất oxi hoá.
Kiểm tra số nguyên tố ở hai vế theo thứ tự: kim loại ® phi kim ® hiđro và oxi.
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Cân bằng phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng ion electron:
	Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Giải
Dạng ion: 
Quá trình oxi hoá: 
Quá trình khử: 
(Vì môi trường axit nên thêm H+ vào vế trái (dư oxi) và thêm nước vào vế phải:
Ta có:	
→ 3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Dạng phân tử:
	3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Ví dụ 2: Cân bằng phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng ion electron
	Cu + NaNO3 + H2SO4 → Cu(NO3)2 + NO + Na2SO4 + H2O
Giải
Phương trình dạng ion rút gọn:
	3Cu + 2NO3- + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
Phương trình dạng phân tử:
	3Cu + 8NaNO3 + 4H2SO4 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4Na2SO4 + 4H2O
Dạng 4: Xác định nguyên tố thuộc nhóm nitơ dựa vào việc xác định số hiệu nguyên tử Z hoặc nguyên tử khối (M)
1. Phương pháp
Đối với bài toán về số hạt proton, nơton, electron phải thiết lập phương trình toán học để tìm được Z.
Đối với bài toán khối lượng, phải tìm cách xây dựng phương trình để tìm ra NTK (M), từ đó suy ra nguyên tố cần tìm.
2. Ví dụ 
Ví dụ 1: Có hai nguyên tử A, B thuộc phân nhóm chính trong hệ thống tuần hoàn.
Tổng số điện tích hạt nhân của A và B bằng số khối nguyên tử Na.
Hiệu số điện tích hạt nhân của chúng bằng số điện tích hạt nhân của nguyên tử nitơ.
a) Xác định vị trí của A, B trong hệ thống tuần hoàn.
b) Viết công thức cấu tạo của hợp chất tạo thành từ A, B và nguyên tử có cấu hình electron là 1s1.
Giải 
        → ZA = 15; ZB = 8
Cấu hình electron của A: 1s22s22p63s23p3
A thuộc chu kì 3, phân nhóm chính nhóm V, A là Photpho (P)
Cấu hình electron của B: 1s22s22p4
B thuộc chu kì 2, phân nhóm chính nhóm VI, B là Oxi (O).
b) Nguyên tử có cấu hình e