Bài giảng Hóa vô cơ A - Chương 6: Các nguyên tố phân nhóm VA - Nguyễn Văn Hòa

Chương VI nvhoa102@gmail.com 1
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 2
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
NỘI DUNG
NHẬN XÉT CHUNG
I. ĐƠN CHẤT
II. HỢP CHẤT
1. Hợp chất của nitơ
2. Hợp chất của photpho
III. PHÂN BÓN
TÀI LIỆU
[1] – Tập 2, Chương 6: 
trang 161 – 217
[2] – Chương 5: trang
105 – 141
[3] – Phần II, Chương
3: trang 179 – 273
[4] – Chapter 15: page 
485 – 545
Chương VI nvhoa102@gmail.com 3
NHẬN XÉT CHUNG
- Cấu hình electron hóa trị: ns2np3.
 E + 3e- = E3- thể hiện tính oxi hóa.
 E – ne- E(+1) đến E(+5) thể hiện tính khử.
- Từ N Bi:
Tính PK, tính oxihóa, tính axit của oxit, độ bền (+5)
Tính KL, tính khử, tính bazo của oxit, độ bền (+3) 
Trừ N2, khả năng tạo mạch E – E  từ P Bi.
N2, P: phi kim – As, Sb: lưỡng kim – Bi là kim loại.
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 4
I ĐƠN CHẤT
1 Nitơ (χ = 3,04)
Elk = 942 kJ/mol N2 trơ ở điều kiện thường.
1.1 Tính chất vật lý
- Khí không màu, không mùi, không vị.
- Ít tan trong nước và các dung môi hữu cơ.
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp.
- Không duy trì sự cháy, sự sống.
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 5
1.2 Tính chất hóa học
- Ở điều kiện thường chỉ tác dụng với Li:
6Li + N2 2Li3N
- Ở nhiệt độ cao nitơ có tính oxi hóa và khử:
 Tính oxi hóa:
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 (350 – 550 oC, 150 – 1000 at, -Fe.K2O/Al2O3)
N2 + 3Mg Mg3N2 (800
0C)
 Tính khử:
N2 + 3F2 2NF3 (phóng điện)
N2 + O2 ⇌ 2NO (2000
0C, Pt/MnO2)
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 6
1.3 Trạng thái tự nhiên, điều chê ́, ứng dụng
• Trong không khí nitơ chiếm 78,03 %.
• Các hợp chất chứa nitơ bao gồm khoáng diêm tiêu
natri (NaNO3); các hợp chất hữu cơ phức tạp trong
cơ thể động thực vật.
Điều chế:
Trong công nghiệp: Chưng cất phân đoạn KK lỏng
Trong PTN: NH4NO2 N2 + 2H2O (nhiệt phân)
NH4Cl + NaNO2 N2 + NaCl + 2H2O
2NaN3 3N2 + 2Na
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 7
2 Photpho (χ = 2,19)
2.1 Tính chất vật lý: Photpho có 3 dạng thù hình:
 Photpho trắng (P4): Không bền P đỏ; phát quang;
độc; không tan trong nước; tan trong CS2, benzene.
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 8
 Photpho đỏ - P∞: Bền; không độc; thăng hoa khi
đun nóng; không tan trong CS2
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 9
0
200 300
12000
C
atm
  
0250 C,khoâng co ùKK
P P Pñoû ñentraéng
 Photpho đen - P∞: Rất bền; không độc; bán dẫn
(1,5 eV).
600 oC, P
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 10
2.2 Tính chất hóa học
• Hoạt tính hóa học: Ptrắng > Pđỏ > Pđen
P4 + 5O2 P4O10 ; 4Pđỏ + 5O2 P4O10
4Pđen + 5O2 P4O10
• Có tính khử (đặc trưng) và tính oxi hóa:
8P + 8O2 thiếu P4O6 + P4O10 ; 4P + 5O2 dư P4O10
2P + 8H2O 2H3PO4 + 5H2
P4 + 3NaOH + 3H2O PH3 + 3NaH2PO2
3P4 + 9Mg 4Mg3P3
40 oC 250 oC
400 oC
800 oC
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 11
2.3 Trạng thái tự nhiên, điều chê ́, ứng dụng
 Trạng thái tự nhiên:
Khoáng photphorit: Ca3(PO4)2
Quặng apatit: Ca5X(PO4)3 (X = F
-, OH- )
Phân chim, xương động vật.
 Điều chế trong CN:
2Ca3(PO4)2 + 10C + 6SiO2 3CaO.2SiO2 + 10CO + P4
 Ứng dụng: diêm, axit photphoric 
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 12
II HỢP CHẤT
1 Các hợp chất của nitơ
pH = 0:
1.1 Hợp chất N (-3): Nitrua
Đốt nóng KL, PK (trừ O2, F2) với N2 nitrua
Na3N Mg3N2 AlN Si3N4 P3N5 S4N4 Cl3N
Li3N + 3H2O 3LiOH + NH3
Cl3N + 3H2O 3HClO + NH3
axitbaz lưỡng tính
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 13
 Amoniac (NH3)
 Tính chất vật lý:
• Chất khí, không màu, mùi khai, 
momen lưỡng cực  = 1,48 D.
• Tan nhiều trong nước. Dung dịch đậm đặc 25% 
NH3 có d = 0,91 g/mL.
• Dễ bị nén.
• Dung môi ion hóa tốt đối với nhiều chất
NH3 + NH3 ⇌ NH4
+ + NH2
- K -50oC = 2.10
-33
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 14
 Tính chất hóa học:
• Phản ứng cộng hợp (đặc trưng):
NH3+ HCl NH4Cl
2NH3 + AgCl [Ag(NH3)2]Cl
• Phản ứng khử khi đốt nóng:
4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
2NH3 + 3CuO 3Cu + 2H2O + N2
800 - 900 oC
Pt/Rh
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 15
• Phản ứng thế ở nhiệt độ cao:
Na + NH3 ½H2 + NaNH2 
2Na + NH3 H2 + Na2NH
3Na + NH3 
3/2H2 + Na3N
• Bazo yếu:
NH3 + H2O ⇌ NH4
+ + OH ̅ Kb = 1,8.10
-5
 Điều chế NH3
PTN: NH4Clrắn + NaOHđậm đặc NaCl + NH3
 + H2O
CN: 1N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
(350 500 oC, 150 1000 atm, xúc tác Fe,K2O/Al2O3)
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 16
 Amoni (NH4
+)
• Dễ tan trong nước, bị thủy phân.
NH4
+ + H2O ⇌ NH3 + H3O
+
Ka = 5,6.10
-10
• Dễ kết tinh: (NH4)2SO4.Al2(SO4)3 .24H2O; 
(NH4)2SO4.Fe2(SO4)3 .24H2O; (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O
• Dễ phân hủy nhiệt: [NH4HCO3; NH4Cl; NH4NO3]
• Tính khử: 2NH4Cl + 4CuO 3Cu + CuCl2 + N2 + 4H2O
• 2NH4Cl + ZnO ZnCl2 + 2NH3 + H2O
R = 1,43 Å
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 17
1.2 Hợp chất N (+3): N2O3, HNO2, NO2
-
 N2O3
• Không bền:
N2O3 ⇌ NO + NO2
• Anhydrit axit nitrơ, oxit axit:
N2O3 + H2O ⇌ 2HNO2
N2O3 + 2NaOH 2NaNO2 + H2O 
 HNO2
• Axit yếu (Ka = 4,5.10
-4), không bền:
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
-100 oC
Chương VI nvhoa102@gmail.com 18
 NO2
-
• Đa phần dễ tan trong nước.
• Bền hơn axit, tính bền nhiệt:
Muối với Me: bền nhiệt.
Muối với kim loại đứng trước Cu oxit kim loại:
Cu(NO2)2 CuO + NO + NO2
Muối với kim loại đứng sau Cu kim loại:
AgNO2 Ag + NO2
• Có khả năng tạo phức chất, vd: K3[Co(NO2)6]
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 19
 N2O3, HNO2, NO2
- : có tính oxi hóa và khử
• Tính oxi hóa:
2HNO2 + 2FeSO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + 2NO + 2H2O
2NaNO2 + 2HI I2 + 2NO + 2NaOH
• Tính khử:
5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 
5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 20
1.3 Hợp chất N (+4): NO2
• Khí màu nâu đỏ, mùi khó chịu và độc.
• Không bền nhiệt:
2NO2 2NO + O2 ; 2NO2 N2 + 2O2
• Anhydrit của hỗn hợp axit nitrơ và axit nitric:
2NO2 + H2O ⇌ HNO2 + HNO3
2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O
150 oC 600 oC
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 21
• Có tính oxi hóa và khử:
Tính oxi hóa:
2NO2 + 7H2 2NH3 + 4H2O
NO2 + 2Cu Cu2O + NO
NO2 + CO CO2 + NO
NO2 + SO2 SO3 + NO
Tính khử:
2NO2 + O3 N2O5 + O2
2NO2 + H2O2 2HNO3
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 22
1.4 Hợp chất N (+5): N2O5, HNO3, NO3
-
 N2O5
• Không bền:
2N2O5 4NO2 + O2
• Anhydrit axit nitric:
N2O5 + H2O 2HNO3
 HNO3
• Chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không
khí, tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt:
HNO3 + nH2O HNO3.nH2O + Q (n = 1; 3)
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 23
• Không bền bởi ánh sáng và nhiệt:
4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O
• Dung dịch loãng có tính axit tương đối mạnh:
HNO3 + H2O ⇌ H3O
+ + NO3
- Ka = 24
• Oxi hóa mạnh ở mọi nồng độ:
8HNO3 loãng + 3Cu 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
10HNO3 đặc + 3I2 6HIO3 + 10NO + 2H2O
5HNO3 đặc + 3P + 2H2O 3H3PO4 + 5NO
2HNO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O
FeSO4 + NO [Fe(NO)]SO4
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 24
• Hỗn hợp gồm 1V HNO3đặc và 3V HClđặc được gọi
là nước cường toan (cường thủy), có tính oxi hóa
rất mạnh do tạo thành clo nguyên tử:
Au + HNO3 + 4HCl H[AuCl4] + NO + 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
• HNO3 đặc nguội làm thụ động Fe, Al, Cr, Be 
• Điều chế:
- PTN: KNO3 + H2SO4 đặc KHSO4 + HNO3
- CN: 4NH3 + 5O2(kk) 4 NO + 6H2O (850
oC, Pt/Rh)
4NO + 2O2(kk) 4NO2
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 25
 NO3
-
• Dễ tan trong nước.
• Bền hơn axit, nhưng không bền nhiệt, khi to:
Muối với Me muối nitrit:
KNO3 KNO2 + ½O2
Muối với kim loại đứng trước Cu oxit kim loại:
Zn(NO2)2 ZnO + 2NO2 + ½O2
Muối với kim loại đứng sau Cu kim loại:
AgNO3 Ag + NO2 + ½O2
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 26
• Tính oxi hóa:
NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O 4Na2[Zn(OH)4] + NH3
2NaNO3 + 3Cu + 4H2SO4 3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O
• Diêm tiêu kali (KNO3): 
KNO3 dùng làm phân bón, chất bảo quản, công
nghiệp thủy tinh. 
NaNO3 + KCl ⇌ NaClkết tinh ~ 30oC + KNO3 kết tinh ~ 22oC
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 27
2 Các hợp chất của phopho
2.1 Hợp chất P (-3): Photphua
Các đặc điểm tương tự như nitrua.
 Photphin – PH3
• Chất khí , mùi trứng thối, rất độc.
• Tham gia phản ứng cộng hợp:
PH3 + HI PH4I
• Có tính khử mạnh:
PH3 + 2O2 H3PO4
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 28
2.2 Hợp chất P (+3): P4O6, H3PO3
 Photpho (III) oxit – P4O6
• Không bền nhiệt:
4P4O6 3P4O8 + 4P(đỏ)
• Anhydrit axit photphorơ:
P4O6 + 6H2O 4H3PO3
• Chất khử mạnh:
P4O6 + 2O2 P4O10
• Điều chế: P4 + 3O2 thiếu P4O6
440 oC
50 - 60 oC
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 29
 Axit photphorơ – H3PO3
• Là axit trung bình, phân ly 2 nấc H+, đúng ra nên
viết H2PHO3
H3PO3 + H2O ⇌ H3O
+ + H2PO3
̅ K1 = 10
-2
H2PO3
̅ + H2O ⇌ H3O
+ + HPO3
2– K2 = 3.10
-7
H3PO3 + 2NaOHđặc Na2HPO3 + 2H2O
• Phân hủy nhiệt: 4H3PO3 3H3PO4 + PH3
• Là chất khử mạnh: 2H3PO3 + O2 2H3PO4
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 30
2.3 Hợp chất P (+5)
 Photpho (V) oxit – P4O10
• P4O10 tác dụng với nước tạo
nhiều loại axit photphoric:
• Đơn giản có 3 loại axit sau:
P2O5 + H2O 2HPO3 ; P2O5 + 2H2O H4P2O7
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 31
 Axit photphoric – H3PO4
• Là axit 3 lần, có độ mạnh trung bình:
H3PO4 + H2O ⇌ H3O
+ + H2PO4
̅ K1 = 7,52.10
-3
H2PO4
̅ + H2O ⇌ H3O
+ + HPO4
2– K2 = 6,31.10
-8
HPO4
2– + H2O ⇌ H3O
+ + PO4
3– K3 = 2,2.10
-13
• Axit bị nhiệt phân mất nước dần: 
H3PO4  H4P2O7  HPO3
• Rất bền, chỉ thể hiện tính oxi hóa yếu ở to > 400 oC.
t
0
t
0
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 32
Muối photphat
• Muối photphat rất đa dạng, có tính tan khác nhau:
H2PO4
̅ tan trong nước, các photphat còn lại đa số
không tan.
• Các muối photphat bị nhiệt phân khử nước như
sau:
NaH2PO4 → Na2H2P2O7 → (NaPO3)x →
(NaPO3)3 → (NaPO3)6
Viết đơn giản:
Na2HPO4 Na4P2O7 ; NaH2PO4 NaPO3
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)
Chương VI nvhoa102@gmail.com 33
III PHÂN BÓN
1 Phân đạm: 
(NH4)2SO4 – SA (đạm 1 lá)
NH4NO3 – NA (đạm 2 lá)
(NH2)2CO – Urê
NH4Cl
2 Phân lân – Ca(H2PO4)2
Super photphat đơn
Super photphat kép
CHƯƠNG VI: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM VA (E)