Bài 6: Một số hợp chất của nitrogen với oxygen

1. Kiến thức trọng tâm

Nitrogen tạo nhiều oxide, trong đó quan trọng nhất là nitrogen monoxide ($NO$), nitrogen dioxide ($NO_2$), dinitrogen monoxide ($N_2O$) và dinitrogen pentoxide ($N_2O_5$). $NO$ là khí không màu, ít tan trong nước, dễ bị oxi hoá trong không khí thành $NO_2$: $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$. $NO_2$ là khí màu nâu đỏ, mùi hắc, rất độc và là một trong những tác nhân gây ô nhiễm không khí.

Nitrogen dioxide tan trong nước tạo hỗn hợp acid nitric và acid nitrous: $2NO_2 + H_2O \rightarrow HNO_3 + HNO_2$. Acid nitrous ($HNO_2$) là acid yếu, kém bền, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng và lạnh. Muối nitrite được dùng trong bảo quản thực phẩm nhưng nếu dùng quá liều sẽ gây hại cho sức khoẻ.

Acid nitric ($HNO_3$) là acid mạnh, có tính oxi hoá rất mạnh. $HNO_3$ đậm đặc bốc khói trong không khí ẩm và có thể làm vàng da khi tiếp xúc. Acid nitric oxi hoá hầu hết kim loại (trừ vàng và platinum) tạo muối nitrate, nước và sản phẩm khử như $NO_2$, $NO$ hoặc $N_2O$ tuỳ nồng độ acid và tính khử của kim loại. Acid nitric cũng oxi hoá nhiều phi kim và hợp chất, ví dụ oxi hoá carbon thành $CO_2$ và sulfur thành $H_2SO_4$.

Muối nitrate ($NO_3^-$) đều tan tốt trong nước.

2. Ví dụ minh họa

Nhiệt phân $KNO_3$: $2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2$. Nhiệt phân $Cu(NO_3)_2$: $2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t^\circ} 2CuO + 4NO_2 + O_2$. Khí $NO_2$ màu nâu đỏ thoát ra là dấu hiệu nhận biết phản ứng nhiệt phân muối nitrate của kim loại trung bình.

Đồng tác dụng với $HNO_3$ đặc: $Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O$. Với $HNO_3$ loãng, sản phẩm khử là $NO$ không màu: $3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$. $NO$ thoát ra gặp không khí chuyển thành $NO_2$ màu nâu đỏ.

3. Ghi nhớ

$NO$ không màu, dễ bị oxi hoá thành $NO_2$ màu nâu đỏ, độc. $HNO_3$ là acid mạnh, có tính oxi hoá mạnh, oxi hoá hầu hết kim loại. Muối nitrate đều tan, bị nhiệt phân theo quy luật phụ thuộc vào hoạt động hoá học của kim loại.