Bài 6. Một số hợp chất của nitrogen với oxygen trang 38, 39, 40, 41 Hóa học 11 Kết nối tri thức: Năm 1872, trong cuốn sách Không khí và Mưa...

Câu hỏi:

Năm 1872, trong cuốn sách Không khí và Mưa, Robert Angus Smith (Rô-bớt An-gớt Smit) (nhà hoá học người Scotland) đã trình bày chi tiết về hiện tượng mưa acid. Đến cuối những năm 1960, mưa acid đã thực sự ảnh hưởng đến môi trường các vùng rộng lớn ở Tây Âu và Đông Bắc Mỹ. Ngày nay, mưa acid trở thành một trong các thảm hoạ môi trường toàn cầu. Vậy mưa acid là gì? Hợp chất của nitrogen với oxygen có vai trò gì trong hiện tượng đó?

Hướng dẫn giải :

- Mưa acid là hiện tượng nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6.

- Hợp chất của nitrogen và oxygen là một trong các nguyên nhân gây nên hiện tượng mưa acid.

Lời giải chi tiết :

- Nước mưa thông thường có pH khoảng 5,6 chủ yếu do có carbon dioxide hoà tan tạo môi trường acid yếu. Khi nước mưa có pH nhỏ hơn 5,6 thì gọi là hiện tượng mưa acid.

- Hợp chất của nitrogen với oxygen là một trong các nguyên nhân gây nên hiện tượng mưa acid.

Câu hỏi:

1. Giải thích nguyên nhân phát thải NO_x từ hoạt động giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu. Đề xuất các biện pháp nhằm cắt giảm các nguồn phát thải đó.

2. Sưu tầm hình ảnh về ảnh hưởng của mưa acid đối với môi trường. Đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ gây mưa acid.

Hướng dẫn giải :

1. - Nguyên nhân:

+ Nhiệt độ cao hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hóa.

+ Nitrogen trong nhiên liệu kết hợp với oxygen trong không khí.

+ Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do.

- Biện pháp:

+ Giảm sử dụng phương tiện các nhân.

+ Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo.

+ Xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường.

2. Một số giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ gây mưa acid: giảm thiểu nguyên nhân phát thải NO_x như xử lý khí thải, hạn chế phương tiện giao thông cá nhân, tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo.

Lời giải chi tiết :

1.

- Nguyên nhân phát thải NO_x từ hoạt động giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu:

+ Nhiệt độ rất cao (trên 3 000 ^oC) hoặc tia lửa điện làm nitrogen trong không khí bị oxi hoá: N₂ + O₂ ⇌ 2NO.

+ Nitrogen trong nhiên liệu hoặc sinh khối kết hợp với oxygen trong không khí.

+ Nitrogen trong không khí tác dụng với các gốc tự do (gốc hydrocarbon, gốc hydroxyl, …)

- Một số biện pháp nhằm cắt giảm các nguồn phát thải NO_x:

+ Giảm sử dụng phương tiện cá nhân như xe máy, ô tô; tăng cường sử dụng các phương tiện công cộng như xe bus…

+ Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo như thuỷ điện, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió …

+ Xử lý khí thải các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu … trước khi thải ra môi trường.

2. Một số hình ảnh về ảnh hưởng của mưa acid tới môi trường:

Một số giải pháp nhằm giảm thiểu nguy cơ gây mưa acid:

- Xử lý khí thải các nhà máy nhiệt điện, luyện kim, đốt nhiên liệu … trước khi thải ra môi trường.

- Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo như thuỷ điện, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió … thay cho năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch.

- Kiểm soát chất lượng các phương tiện giao thông có động cơ, cấm sử dụng các phương tiện không đảm bảo chất lượng khí thải động cơ, phương tiện hết niên hạn sử dụng.

Câu hỏi:

Từ đặc điểm cấu tạo, dự đoán tính tan và tính chất hóa học của nitric acid.

Hướng dẫn giải :

- Liên kết O – H phân cực ⇒ tan tốt trong dung môi phân cực.

- Dự đoán tính chất hóa học:

+ Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen ⇒ có khả năng cho proton ⇒ tính acid.

+ Nguyên tử nitrogen có số oxi hóa +5 ⇒ có khả năng nhận e ⇒ có tính oxi hóa.

Lời giải chi tiết :

- Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen ⇒ nitric acid tan trong nước (là dung môi phân cực).

- Liên kết O – H phân cực mạnh về phía nguyên tử oxygen ⇒ nitric acid có khả năng cho proton, thể hiện tính acid. Ngoài ra, phân tử nitric acid chứa nguyên tử nitrogen có số oxi hoá cao nhất (+5) nên nitric acid có khả năng nhận electron, thể hiện tính oxi hoá mạnh.

Câu hỏi:

Viết phương trình phân li và các phương trình hóa học minh họa cho tính chất acid mạnh của nitric acid.

Hướng dẫn giải :

Phương trình phân li: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻.

HNO₃ có tính acid => tác dụng với basic oxide, base, muối, kim loại.

Lời giải chi tiết :

Phương trình phân li: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻.

Phương trình hoá học minh hoạ tính acid mạnh của HNO₃:

CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

Ba(OH)₂ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Câu hỏi:

1. Nêu các biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở các ao, hồ.

2. Hãy mô tả đặc điểm của ao hồ có hiện tượng phú dưỡng và đề xuất các cách cải tạo.

Hướng dẫn giải :

1. Biện pháp hạn chế hiện tượng phú dưỡng:

- Tăng cường lưu thông nước ao, hồ.

- Xử lý nước thải trước khi cho chảy vào ao, hồ.

- Sử dụng phân bón đúng liều lượng, đúng cách, đúng thời điểm.

2.

Đặc điểm của ao, hồ có hiện tượng phú dưỡng: tảo xanh dày đặc, thủy sản trong ao hồ bị suy kiệt, mùi hôi thối khó chịu.

Biện pháp hạn chế phú dưỡng: tăng vi sinh có lợi, thay nước thường xuyên, trồng thực vật thủy sinh, sục oxi,…

Lời giải chi tiết :

1. Một số biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng phú dưỡng xảy ra ở các ao, hồ:

- Tạo điều kiện để nước trong ao, hồ được lưu thông.

- Xử lý nước thải trước khi cho chảy vào ao, hồ.

- Sử dụng phân bón đúng liều lượng, đúng cách, đúng thời điểm trong năm để hạn chế sự rửa trôi ion NO₃⁻, PO4₃⁻ từ nguồn phân bón dư thừa vào ao, hồ.

2. Đặc điểm của ao, hồ có hiện tượng phú dưỡng: xuất hiện dày đặc tảo xanh trong nước; nguồn thuỷ sản trong ao hồ bị suy kiệt; xuất hiện mùi hôi thối khó chịu.

Một số biện pháp đề xuất để cải tạo ao, hồ có hiện tượng phú dưỡng:

- Sử dụng chế phẩm vi sinh để tăng vi sinh có lợi.

- Xử lý nước thải trước khi đổ vào ao hồ.

- Trồng một số thực vật thuỷ sinh phù hợp với môi trường phú dưỡng: bèo tây, ngổ trâu, cải xoong … Trồng thực vật thủy sinh cũng sẽ làm giảm mức độ dinh dưỡng trong nước ao, hồ và do đó không khuyến khích sự nhân lên của thực vật phù du.

- Nước ao, hồ nên được thay, càng nhiều càng tốt (nên dùng nước đã được xử lý trước khi cấp vào ao).

- Tảo phát triển mạnh trong nước thiếu oxygen. Do đó tăng cường oxygen ngay lập tức bằng việc lắp đặt thiết bị sục khí để khuấy trộn bề mặt ao và giúp giải phóng các loại khí như CO₂. Điều này cũng cho phép nước hấp thụ nhiều oxygen hơn, trong thời gian ngắn sẽ giúp giảm sự hiện diện của tảo.