8 dạng bài tập về Nito, Photpho trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Chuyên đề Hóa 11

Dạng 1: Hiệu suất tổng hợp NH3

Phương pháp:

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃

+ Tính số mol các chất để xác định hiệu suất tính theo chất nào, nếu bài toán không cho ta tự đặt lượng mol cho các chất đúng với tỉ lệ đề bài cho.

+ Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để xác định số mol trước và sau phản ứng.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hỗn hợp khí X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối so với He bằng 1,8. Đun nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 2. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là:

A. 50%. B. 40%. C. 25%. D. 36%.

Bài giải:

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒ n_N2: n_H2 = 1: 4

Gỉa sử n_N2 = 1 mol; n_H2 = 4 mol

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃

Ban đầu: 1 4 (mol)

Phản ứng: x 3x 2x (mol)

Sau pư: 1-x 4-3x 2x (mol)

Hiệu suất tính theo N₂; n_{sau pư} = n_H2 + n_N2 + n_NH3 = 5 – 2x (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_trước = m_sau

n_t = 5mol ⇒ n_s = 4,5 mol = 5- 2x

⇒ x = 0,25 mol

⇒ H% = x/1.100% = 25%

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Cho a mol N₂ phản ứng với 3a mol H₂, sau phản ứng áp suất của hệ giảm 10%. Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH₃ là:

A. 30% B. 25% C. 20% D. 40%

Bài giải:

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃

Ban đầu: a 3a (mol)

Hiệu suất tính theo N₂ hoặc H₂ là như nhau (do tỉ lệ mol của N₂ và H₂ = 2: 3)

Áp suất giảm chính là số mol khí giảm

Theo phương trình: n_giảm = 2 n_{N2 pư} = 10%. 4a = 0,4a

⇒ n_{N2 pư} = 0,2a

H% = 0,2a/a. 100% = 20%

Đáp án đúng là: C

Dạng 2: Lập công thức phân tử oxit của nitơ

Phương pháp:

+ Đặt công thức phân tử N_xO_y

+ Sử dụng các dữ kiện để xác định x, y (1≤ x ≤2; 1≤ y ≤ 5; x, y nguyên)

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Mỗt hỗn hợp khí X gồm 3 oxit của N là NO, NO₂ và N_xO_y. Biết phần trăm thể tích của các oxit trong X là: %V_NO = 45%, %V_NO2 = 15%, %V_NxOy = 40%, còn phần trăm theo khối lượng NO trong hỗn hợp là 23,6%. Công thức N_xO_y là:

A. N₂O B. NO B. NO₂ D. N₂O₄

Bài giải:

Cùng điều kiện tỉ lệ V là tỉ lệ n. Gọi n_X = a

⇒ n_NO = 0,45a mol; n_NO2 = 0,15a mol; n_NxOy = 0,4a mol.

m_NO = 30 × 0,45a = 13,5a (g) ⇒ m_X = 13,5a: 23,6% = 57,2a (g)

⇒m_NxOy = m_hhX – m_NO – m_NO2 = 57,2a – 13,5a – 6,9a = 36,8a

M_NxOy = 36,8a: 0,4a = 92

Vậy oxit N_xO_y là N₂O₄

⇒ Đáp án đúng là: D

Ví dụ 2: Một hỗn hợp X gồm CO₂ và một oxit của nitơ có tỉ khối đối với H₂ là 18,5. Công thức oxit của nitơ và % thể tích CO₂ trong hỗn hợp X là:

A. NO; 40% B. NO; 50% C. N₂O; 40% D. N₂O; 50%

Bài giải:

M_X = 18,5.2 = 37

⇒ M_NxOy < 37.

⇒14x + 16y < 37. x, y phải nguyên dương

⇒x = 1, y = 1.

Vậy oxit của nitơ là NO.

Giả sử trong 1mol hỗn hợp X có a (mol) CO₂ và (1-a)mol NO.

Ta có: 44a + 30 (1 – a) = 37

⇒ a = 0,5

⇒ %V_CO2 = %V_NO = 50%

⇒ Đáp án đúng là: B

Dạng 3: Bài toán về axit HNO₃

Phương pháp:

+ HNO₃ có N⁵⁺ ⇒ Có oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử như: Kim loại, phi kim, các hợp chất Fe (II), hợp chất S^2-, I^-. Và sản phẩm khử gồm các khí như: N₂O, N₂, NO, NO₂ hoặc muối amoni (NH₄⁺)

+ Sử dụng phương pháp bảo toàn e để giải toán

Lưu ý:

+ Al, Cr, Fe bị thụ động (không phản ứng) với trong axit HNO₃ đặc, nguội

+ Một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản phẩm khử

+ Khi axit HNO₃ tác bazơ, oxit bazơ không có tính khử chỉ xảy ra phản ứng trung hòa

+ Kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị 3 của kim loại (Fe³⁺, Cr³⁺); nếu axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe²⁺, Cr²⁺), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO₃ được dung dịch X và 2,24 lit khí NO (đktc). X tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 2 M được kết tủa Y. Sau khi nung Y đến khối lượng không đổi thu được 20 g chất rắn. Khối lượng Cu ban đầu và nồng độ % dung dịch HNO₃ ban đầu là?

Bài giải:

Ta có: n_NO = 0,1 mol; n_NaOH = 0,3.0,2 = 0,06 mol

Y + NaOH → kết tủa Y chỉ chứa Cu (OH)₂ ^toC CuO

n_CuO = 20: 80 = 0,25 mol

Theo định luật bảo toàn nguyên tố:

n_{Cu (ban đầu)} = n_{Cu (trong CuO)} = n_Cu²⁺ = 0,25 mol

⇒ m_Cu = 0,25.64 = 16g

Cu → Cu²⁺ + 2e

0,25 → 0,5 (mol)

Mà: N⁺⁵ + 3e → N²⁺

0,3 ← 0,1 (mol)

0,1 < 0,5 ⇒ phản ứng của Cu và HNO₃ phải tạo ra NH₄NO₃.

n_{e N⁵⁺} → N^3- = 0,5 – 0,3 = 0,2 mol

N⁵⁺ + 8e → N^3-

0,2 → 0,025 (mol) ⇒ n_NH4NO3 = 0,025 mol

n_OH^- = 2n_Cu²⁺ + n_NH4⁺ n_H⁺dư = 0,6 mol

⇒ n_{H⁺ dư} = 0,6 – (2.0,25 + 0,025)= 0,075 (mol)

Bảo toàn nguyên tố N:

n_HNO3 = 2n_{Cu (NO3)2} + 2n_NH4NO3 + n_NO + n_{HNO3 dư} = 0,725 mol

C%_HNO3 = 0,725.63/800.100% = 5,71%

Ví dụ 2: Hòa tan hết 20,4g hỗn hợp X gồm FeS, Fe₃O₄ trong dung dịch HNO₃, kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp hai khí NO, N₂ có tỉ khối so với H₂ là 14,75. Phần trăm khối lượng FeS, Fe₃O₄ trong X lần lượt là:

A. 43,14% và 56,86%

B. 56,86% và 43,14%

C. 5,6% và 94,4%

D. 94,4% và 5,6%

Bài giải:

Sử dụng sơ đồ đường chéo ⇒ n_NO = 0,15 mol; n_N2 = 0,05 mol

Gọi n_FeS = x mol; n_Fe3O4 = y

⇒ 88x + 232y = 20,4 (1)

Cho e:

FeS^o → Fe³⁺ + S⁶⁺ + 9e

x 9x (mol)

3Fe^+8/3 → 3Fe³⁺ + e

3y y (mol)

Nhận e:

N⁵⁺ + 3e → N²⁺

0,45 ← 0,15 (mol)

2N⁵⁺ + 10e → N₂^o

0,5 ← 0,05 (mol)

Bảo toàn e: 9x + y = 0,45 + 0,5 = 0,95 (mol) (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,1; y = 0,05

%m_FeS = 88.0,1/20,4.100% = 43,14%; %m_Fe3O4 = 56,86%

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 4: Phản ứng của muối NO₃^- trong môi trường axit

Phương pháp:

Các chất khử phản ứng với muối NO₃^- trong môi trường axit tương tự phản ứng với HNO₃. Ta cần quan tâm bản chất phản ứng là phương trình ion.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hoà tan 0,1 mol Cu vào 120ml dung dịch X gồm HNO₃ 1M và H₂SO₄ 0,5M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được V lit khí NO duy nhất. Giá trị của V:

A. 1,344 lit B. 1,49 lit C. 0,672 lit D. 1,12 lit

Bài giải:

n_NO3^- = 0,12; n_H⁺ = 0,12 + 2.0,06 = 0,24 mol

3Cu + 2NO₃^-+ 8H⁺ → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

0,1 0,12 0,24 (mol)

⇒ H⁺ phản ứng hết

n_NO = 1/4 n_H⁺ = 0,06 mol

⇒ V = 0,06.22,4 = 1,344 lít

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H₂SO₄ 0,5M và NaNO₃ 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Giá trị tối thiểu của V là?

A. 360 ml B. 240 ml C. 400 ml D. 120 ml

Bài giải:

n_Fe = 0,02 mol; n_Cu = 0,03 mol

⇒ Σ ne cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol

n_H⁺ = 0,4 mol; n_NO3^- = 0,08 mol

NO₃^- + 3e + 4H⁺ → NO + 2H₂O

0,12→ 0,16 (mol)

⇒n_{H⁺ dư} = 0,4 – 0,16 = 0,24 mol

⇒ Σ n_{OH^- (↓max)} = n_H⁺ + 3n_Fe³⁺ + 2n_Cu²⁺ = 0,24 + 0,02.3 + 0,03.2 = 0,36

⇒ V = 0,36 lít = 360 ml

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 5: Nhiệt phân muối nitrat

Phương pháp:

+ Muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit + O₂

+ Muối nitrat của kim loại từ Mg đến Cu → Oxit kim loại + NO₂ + O₂

+ Muối nitrat của kim loại đứng sau Cu → Kim loại + NO₂ + O₂

+ Muối NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Lưu ý: m_{c/r giảm} = m_khí

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm KNO₃ và Mg (NO₃)₂ thu được 16,5 gam chất rắn và 12,32 lít khí (đktc). Phần trăm khối lượng của KNO₃ và giá trị của m là:

A. 74,56% và 39,7g

B. 25,44% và 34,1g

C. 25,44% và 39,7g

D. 74,56% và 39,7g

Bài giải:

Gọi n_KNO3 = x mol; n_{Mg (NO3)2} = y mol

2KNO₃ ^to→ 2KNO₂ + O₂

x x 0,5x (mol)

2Mg (NO₃) ^to→ 2MgO + 4NO₂ + O₂

y y 2y 0,5y (mol)

m_rắn = 85x + 40y = 16,5

m_khí = 0,5x + 2,5y = 0,55

⇒ x = 0,1 mol; y = 0,2 mol

⇒ m = 0,1.101 + 0,2.148 = 39,7g

%m_KNO3 = 0,1.101/39,7.100% = 25,44%

⇒ Đáp án đúng là: C

Ví dụ 2: Nhiệt phân hoàn toàn 82,4g hỗn hợp X gồm AgNO₃ và Fe (NO₃)₃. Dẫn từ từ lượng khí sinh ra vào 2l H₂O thì thu được dung dịch Y và vẫn còn 1,12 lít khí không bị hấp thụ. pH của dung dịch Y là:

A. 0,52 B. 1 C. 1,2 D. 2

Bài giải:

Gọi n_AgNO3 = x mol; n_{Fe (NO3)3} = y mol

⇒ 170x + 242y =82,4g (1)

2AgNO₃ ^to→ 2Ag + 2NO₂ + O₂

x x x 0,5x (mol)

4Fe (NO₃)₃ ^to→ 2Fe₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

y 3y 0,75y

n_NO2 = x + 3y; n_O2 = 0,5x + 0,75y

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Khí không bị hấp thụ thoát ra là O₂ dư

n_{O2 pư} = 1/4 n_NO2 = 0,25x + 0,75y

n_{O2 dư} = 0,25x = 0,05 mol ⇒ x = 0,2 mol

Từ (1) ⇒ y =0,2 mol ⇒ n_HNO3 = 3y = 0,6 mol

[H⁺] = 0,6: 2 = 0,3M ⇒ pH = -lg [H⁺] = 0,52

⇒ Đáp án đúng là: A

Dạng 6: Bài tập về amoni

Phương pháp:

- Dung dịch NH₃ (NH₄OH) có tính bazơ

- Dung dịch amoniac có khả năng hòa tan các hiđroxit của các kim loại Cu, Ag, Zn

- Khí NH₃ có tính khử

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho lượng khí NH₃ đi từ từ qua ống sứ chứa 3,2g CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn; thu được rắn A và 1 hỗn hợp khí B. Chất rắn A phản ứng vừa đủ với 20 ml HCl 1M. Thể tích khí N₂ tạo thành là?

A. 2,24 lít B. 0,224 lít C. 0,298 lít D. 0,896 lít

Bài giải:

n_CuO = 0,04 mol

Chất rắn A + 0,02 mol HCl ⇒ Trong A có CuO còn dư

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

0,01 ← 0,02 (mol)

⇒ n_{CuO pư với NH3} = 0,04 – 0,01 = 0,03 mol

3CuO + 2NH₃ → 3Cu + N₂ + 3H₂O

0,03 0,01 (mol)

V_N2 = 0,01.22,4 = 0,224 lít

⇒ Đáp án A

Ví dụ 2: Thổi từ từ 11,2 lít NH₃ vào 400 gam dung dịch ZnCl₂ 6,8%. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 19,8g B. 16,2g C. 17,325g D. 14,175g

Bài giải:

n_NH3 = 0,5 mol; n_ZnCl2 = 0,2 mol

2NH₃ + 2H₂O + ZnCl₂ → Zn (OH)₂ + 2NH₄Cl

0,4 ← 0,2 → 0,2 (mol)

⇒ NH₃ dư; n_{NH3 dư} = 0,5 – 0,2.2 = 0,1 mol

Zn (OH)₂ có khả năng tạo phức với NH₃:

4NH₃ + Zn (OH)₂ → [Zn (NH₃)₄] (OH)₂

0,1 → 0,025 (mol)

n_{Zn (OH)2 dư} = 0,2 – 0,025 = 0,175 mol

m_↓ = m_{Zn (OH)2} = 0,175.99 = 17,325g ⇒ Đáp án C

Dạng 7: Axit H₃PO₄ hoặc P₂O₅ tác dụng với dung dịch kiềm

Phương pháp:

Lập tỉ lệ:

+ T ≤ 1 ⇒ Chỉ tạo muối H₂PO₄^-, axit H₃PO₄ còn dư

+ T = 2 ⇒ Chỉ tạo muối HPO₄^2-

+ T ≥ 3 ⇒ Chỉ tạo muối PO₄^3-, kiềm dư

+ T ∈ (1; 2) ⇒ Tạo 2 muối H₂PO₄^- và HPO₄^2-

+ T ∈ (2; 3) ⇒ Tạo 2 muối HPO₄^2- và PO₄^3-

Lưu ý: Nếu cho dung dịch kiềm tác dụng với P₂O₅ ta đưa về H₃PO₄ rồi giải như trên.

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho 100 ml dung dịch H₃PO₄ 0,2 M vào 1 lit dung dịch Ca (OH)₂ 0,012 M. Khối lượng mỗi muối tạo thành sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn là:

A. Ca₃(PO₄)₂ 3,24g; CaHPO₄ 0,544g

B. Ca (H₂PO₄)₂ 1,872g; CaHPO₄ 0,544g

C. CaHPO₄ 0,544g

D. Ca₃(PO₄)₂ 3,24g

Bài giải:

n_H3PO4 = 0,02 mol; n_OH- = 0,024 mol

n_OH-/ n_H3PO4 = 1,2. Tạo 2 muối H₂PO₄^- (x mol) và HPO₄^2- (y mol)

Theo định luật bảo toàn P ta có: n_H2PO4- + n_HPO42- = n_H3PO4 ⇒ x + y = 0,02 (1)

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: 2n_Ca2+ = n_H2PO4- + 2n_HPO42-

⇒ x + 2y = 0,024 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,016; y = 0,004

⇒ n_{Ca (H2PO4)2} = 0,008 mol

⇒ m_{Ca (H2PO4)2} = 0,008.234 = 1,872g

n_CaHPO4 = 0,004 mol

⇒ m_CaHPO4 = 0,004.136 = 0,544 g

Ví dụ 2: Cho 7,1g P₂O₅ vào 48g dung dịch NaOH 20%, thu được dung dịch X. Tổng khối lượng muối thu được là?

A. 8,52g B. 6,56g C. 15,08g D. 55,1g

Bài giải:

n_P2O5 = 0,05 mol; n_NaOH = 0,24 mol

n_H3PO4 = 2n_P2O5 = 0,1 mol

n_OH-/ n_H3PO4 = 2,4 (2; 3) ⇒ Tạo 2 muối HPO₄^2- (x mol) và PO₄^3- (y mol)

Bảo toàn P: n_H3PO4 = n_HPO4^2- + n_PO4^3-

⇒ x + y = 0,1 (1)

Bảo toàn điện tích: n_Na⁺ = 2n_HPO4^2- + 3n_PO4^3-

⇒ 2x + 3y = 0,24 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,06 mol; y = 0,04 mol

m_muối = m_Na⁺ + m_HPO4^2- + m_PO4^3- = 0,24.23 + 0,06.96 + 0,04.95 = 15,08g

⇒ Đáp án đúng là: C

Dạng 8: Bài tập về phân bón

Phương pháp:

- Phân đạm (N): Phân đạm amoni (NH₄⁺); Phân đạm nitrat (NO₃^-); Phân ure ((NH₂)₂CO). Độ dinh dưỡng = %m_N

- Phân lân (P): Supephotphat đơn (Ca (H₂PO₄)₂)và CaSO₄); supephotphat kép (chỉ chứa Ca (H₂PO₄)₂). Độ dinh dưỡng = %m_P2O5

- Phân kali (K): Độ dinh dưỡng %m_K2O

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Hàm lượng KCl có trong một loại phân kali có độ dinh dưỡng 50% là?

A. 79,26%. B. 95.51%. C. 31,54%. D. 26,17%

Bài giải:

Độ dinh dưỡng 50% ⇒ %K2O = 50%

2KCl → K2O

149g → 94 gam

x ← 50%

⇒ x = 50%. 149/94 = 79,26%

⇒ Đáp án đúng là: A

Ví dụ 2: Trong 20g supephôtphat đơn có chứa 5g Ca (H₂PO₄)₂. Độ dinh dưỡng của mẫu lân đó là:

A. 10,23% B. 12,01% C. 9,56% D. 15,17%

Bài giải:

Ca (H₂PO₄)₂ → P₂O₅

234gam → 142 gam

5 → 5.142/234 = 3,03 gam

⇒ %P₂O₅ = 3,03/20 100% = 15,17% = Độ dinh dưỡng

⇒ Đáp án đúng là: D