Hợp Chất Của Nitrogen Với Oxygen
Các oxide NOₓ, mưa acid, nitric acid HNO₃ và hiện tượng phú dưỡng
Oxide của nitrogen được kí hiệu chung là NOₓ, là một loại hợp chất điển hình gây ô nhiễm không khí.
| Công thức | Tên gọi | Số oxi hóa N |
|---|---|---|
| N₂O | Dinitrogen oxide | +1 |
| NO | Nitrogen monoxide | +2 |
| NO₂ | Nitrogen dioxide | +4 |
| N₂O₄ | Dinitrogen tetroxide | +4 |
▸ Nguồn phát sinh NOₓ trong không khí
| Loại nguồn | Ví dụ cụ thể |
|---|---|
| Tự nhiên | Núi lửa phun trào, cháy rừng, mưa dông kèm sấm sét, phân huỷ hợp chất hữu cơ. |
| Nhân tạo (chủ yếu) | Giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, nhà máy nhiệt điện, nông nghiệp, sinh hoạt. |
▸ Phân loại NOₓ theo nguyên nhân sinh ra
| Loại NOₓ | Nguyên nhân |
|---|---|
| NOₓ nhiệt (thermal-NOₓ) | Nhiệt độ rất cao (>3000°C) hoặc tia lửa điện làm N₂ trong không khí bị oxi hóa: $\text{N}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{NO}$ |
| NOₓ nhiên liệu (fuel-NOₓ) | N trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với O₂ trong không khí khi đốt cháy. |
| NOₓ tức thời (prompt-NOₓ) | N trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, hydroxyl…). |
• Là nguyên nhân chính gây mưa acid.
• Gây sương mù quang hóa.
• Góp phần hiệu ứng nhà kính và thủng tầng ozone.
• Tham gia gây phú dưỡng nguồn nước.
• Ô nhiễm môi trường không khí.
Khi nước mưa có pH < 5,6 thì được gọi là hiện tượng MƯA ACID.
▸ Tác nhân chính gây mưa acid
- SO₂ (sulfur dioxide).
- NOₓ (các oxide của nitrogen).
Phát thải chủ yếu từ: sản xuất công nghiệp, nhiệt điện, giao thông, khai thác và chế biến dầu mỏ.
▸ Cơ chế hình thành mưa acid
Với sự xúc tác của các ion kim loại trong khói bụi, SO₂ và NOₓ bị O₂ (hoặc ozone, H₂O₂…) oxi hóa rồi hoà tan vào nước, tạo H₂SO₄ và HNO₃:
Các giọt acid li ti tạo thành theo mưa rơi xuống bề mặt Trái Đất.
▸ Tác hại của mưa acid
| Đối tượng | Tác hại |
|---|---|
| Sinh vật | Ảnh hưởng cây trồng, động vật thuỷ sinh. |
| Công trình | Ăn mòn đá vôi, đá cẩm thạch, kim loại (đền Taj Mahal, các tượng đá cổ). |
| Đất | Làm chua đất, ảnh hưởng nông nghiệp. |
| Nước | Ô nhiễm nguồn nước. |
$\text{CaCO}_3 + 2\text{H}^+ \to \text{Ca}^{2+} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow$
Tác hại rõ rệt nhất khi pH < 4,5.
▸ Cấu tạo phân tử HNO₃
| Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|
| Số oxi hóa của N | +5 (số oxi hóa cao nhất của nitrogen) |
| Liên kết O–H | Phân cực mạnh về phía O → dễ phân li cho H⁺ |
| Liên kết N→O | Có một liên kết cho – nhận |
▸ Tính chất vật lí
| Tính chất | Đặc điểm |
|---|---|
| Trạng thái | Chất lỏng |
| Màu sắc | Không màu (tinh khiết) |
| Khối lượng riêng | $D = 1{,}53$ g/mL |
| Nhiệt độ sôi | 83°C |
| Độ tan | Tan vô hạn trong nước |
| Đặc điểm khác | Bốc khói mạnh trong không khí ẩm |
▸ Tính chất hóa học
★ Tính chất 1 — Tính acid mạnh
HNO₃ điện li hoàn toàn trong nước:
• Làm quỳ tím hóa đỏ.
• Tác dụng với base, oxide base, muối của acid yếu hơn.
Ví dụ trong sản xuất phân bón:
★ Tính chất 2 — Tính oxi hóa mạnh
Trong HNO₃, N có số oxi hóa +5 (cao nhất) → có khả năng nhận electron → giảm số oxi hóa → tính oxi hóa mạnh.
Ứng dụng từ tính oxi hóa của HNO₃:
- Phá mẫu quặng để xác định hàm lượng kim loại.
- Sản xuất thuốc nổ: TNT, nitroglycerin, thuốc súng không khói.
- Sản xuất thuốc nhuộm.
▸ Nước cường toan (aqua regia)
(Hoà tan được cả vàng Au và platinum Pt)
Phản ứng hoà tan vàng:
▸ Điều kiện xảy ra phú dưỡng
- Hàm lượng nitrogen trong nước (dạng NO₃⁻, NO₂⁻, NH₄⁺) đạt ≥ 300 µg/L.
- Hàm lượng phosphorus (dạng phosphate) đạt ≥ 20 µg/L.
▸ Nguyên nhân — Nguồn dinh dưỡng dư thừa
| Nguồn | Cụ thể |
|---|---|
| Nông nghiệp | Phân bón hoá học chứa N, P; phân gia súc, gia cầm chảy theo nước mưa vào ao hồ. |
| Công nghiệp | Nước thải nhà máy sản xuất phân bón, thực phẩm, hoá chất. |
| Sinh hoạt | Chất tẩy rửa chứa phosphate, nước thải từ nhà vệ sinh. |
| Nuôi trồng thuỷ sản | Thức ăn chăn nuôi dư thừa tích tụ trong ao hồ. |
▸ Hệ quả của phú dưỡng
| Hệ quả | Mô tả |
|---|---|
| Rong, tảo phát triển mạnh | Nước chuyển màu xanh đậm, cản ánh sáng vào nước. |
| Giảm quang hợp | Thực vật thuỷ sinh dưới sâu không nhận đủ ánh sáng. |
| Thiếu oxygen | Rong tảo tiêu thụ nhiều O₂ vào ban đêm → tôm, cá chết. |
| Mất cân bằng sinh thái | Nhiều loài sinh vật chết, hệ sinh thái bị phá vỡ. |
| Ô nhiễm môi trường | Xác rong tảo phân huỷ gây mùi hôi thối, ô nhiễm nước và không khí. |
| Bùn lắng đáy | Lớp bùn dày tích tụ ở đáy ao hồ. |
▸ Biện pháp hạn chế phú dưỡng
| Biện pháp | Tác dụng |
|---|---|
| Xử lí nước thải | Loại bỏ N, P trước khi thải ra môi trường. |
| Quản lí phân bón | Sử dụng đúng liều lượng, tránh dư thừa. |
| Vớt rong tảo | Giảm lượng sinh khối thừa trong ao hồ. |
| Sục khí | Bổ sung O₂ cho nước. |
| Nuôi cá ăn rong tảo | Cá mè, cá trắm cỏ ăn rong tảo tự nhiên. |
| Quản lí thức ăn chăn nuôi | Cho ăn đúng lượng, thay nước định kì. |
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm 7 dạng bài tập có lời giải chi tiết, các sai lầm thường gặp và sơ đồ tư duy, các em hãy đọc bài viết bên dưới:
Toàn bộ lý thuyết, 7 dạng bài tập (mưa acid, tính chất HNO₃, phú dưỡng…), ví dụ mẫu có lời giải.
Sau khi nắm vững lý thuyết, các em chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát chương trình SGK Kết Nối Tri Thức!
Luyện tập Bài 6 – Hợp chất N-O!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ