CHƯƠNG 2. NITROGEN VÀ SULFUR

BÀI 3: ĐƠN CHẤT NITROGEN

KHỞI ĐỘNG

Nitrogen là khí có hàm lượng lớn nhất trong không khí, có vai trò cung cấp đạm tự nhiên cho cây trồng. Nitrogen có tính chất gì và có những ứng dụng nào trong cuộc sống?

Đáp án chuẩn:

Chất khí không màu không vị, có khả năng phản ứng với O₂, H₂, Kim loại,... được ứng dụng trong sản xuất phân bón,...

1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Bài 1: Quan sát hình 3.1, cho biết trong không khí, khí nào chiếm tỉ lệ thể tích lớn nhất?

Đáp án chuẩn:

Nitrogen

Bài 2: Ngoài đơn chất nitrogen thì nguyên tố nitrogen còn tồn tại ở những dạng nào? Lấy ví dụ.

Đáp án chuẩn:

Nitrogen còn tồn tại ở dạng hợp chất có nhiều trong khoáng vật sodium nitrate. Ví dụ: có trong thành phần của protein, nucle acid,...và nhiều chất hữu cơ khác

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Bài 1: Quan sát hình 3.2, nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích

Đáp án chuẩn:

Hiện tượng cây nến bị tắt, do N₂ không duy trì sự cháy

Bài 2: Nitrogen nặng hay nhẹ hơn không khí. Tại sao?

Đáp án chuẩn:

Nitrogen nhẹ hơn không khí do d_N2/kk = 28/29 <1

Bài 3: Người ta có thể thu khí nitrogen trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp đẩy nước. Hãy giải thích điều này 

Đáp án chuẩn:

Do nitrogen ít trong nước 

3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Bài 1: Quan sát hình 3.3 và từ dữ kiện năng lượng liên kết trong phân tử N2, dự đoán về độ bền của phân tử và khả năng phản ứng của nitrogen ở nhiệt độ thường

Đáp án chuẩn:

Phân tử nitrogen bền vì vậy nên khó xảy ra về phản ứng hóa học điều kiện thường

Bài 2: Xác định tính oxi hóa, tính khử của nitrogen trong phản ứng N₂ với H₂ và với O₂. Cho biết phản ứng này thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

Đáp án chuẩn:

H₂(g)+N₂(g) ⇌ NH₃(g) (to,xt,p) N₂  là  chất oxi hóa, phản ứng toả nhiệt

N₂(g)+ O₂(g) ⇌ 2NO(g) (t^o) N₂  là chất khử, phản ứng thu nhiệt

4. QUÁ TRÌNH TẠO VÀ CUNG CẤP NITRATE CHO ĐẤT TỪ NƯỚC MƯA

Bài 1: Quan sát hình 3.4, cho biết con người có thể can thiệp vào chu trình của nitrogen trong tự nhiên bằng cách nào? Nếu sự can thiệp đó vượt ngưỡng cho phép thì ảnh hưởng như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Can thiệp bằng cách sản xuất các loại phân đạm, giúp tăng năng suất cây trồng.

Hệ quả: ô nhiễm nguồn nước, đất, môi trường, gây ô nhiễm thức ăn.

5. ỨNG DỤNG

Bài 1: Quan sát hình 3.5 và dựa vào các tính chất của nitrogen. Hãy giải thích vì sao nitrogen có những ứng dụng đó.

Đáp án chuẩn: 

- Sản xuất rượu bia: nhằm tránh hiện tượng lên men giấm làm rượu bia bị chua và mất đi hương vị vốn có ban đầu.

- Công nghệ đóng gói thực phẩm: tránh hiện tượng oxi hoá làm cho thực phẩm bên trong bị ôi thiu. 

- Công tác phòng cháy chữa cháy: Do tính chất trơ, không duy trì sự cháy nên nitrogen được sử dụng để dập tắt các đám cháy do hóa chất, chập điện, ...

- Y tế: Do tính chất trơ và hoá lông ở nhiệt độ rất thấp (-195,8 °C) nên có thể đảm bảo môi trường gần như vô khuẩn trong quá trình bảo quản máu, nội tạng để cấy ghép, tế bào sinh dục (trứng, tinh trùng),....

- Khai thác dầu khí: Hỗn hợp khí N2 và CO2 được bơm vào bể chứa dầu mỏ để tạo áp suất đấy dầu còn dư bị kẹt lại lên trên nhờ đặc tính nén cao.

Bài 2: Giải thích vì sao người ta bơm khí nitrogen vào trong những loại vaccin

Đáp án chuẩn:

Để làm chậm quá trình phân hủy của một số chất trong vaccin.

BÀI TẬP

Bài 1: Trình bày cấu tạo của phân tử N2. Giải thích vì sao điều kiện thường N₂ khá trơ về mặt hóa học 

Đáp án chuẩn:

Cấu hình electron: 1s²2s²2p³. CTCT: N ≡ N

Có liên kết ba bền vững, liên kết này chỉ bị phân huỷ rõ rệt thành nguyên tử ở nhiệt độ 3000^oC.

Bài 2: Viết phương trình hóa học chứng minh tính oxi hóa và tính khử của nitrogen. Cho biết số oxi hóa của nitrogen thay đổi như thế nào trong các phản ứng hóa học đó.

Đáp án chuẩn:

Tính oxi hoá: Mg(s) + N₂(g) → Mg₃N₂(s) (số oxi hoá của N: 0 --> -3)

Tính khử: N2(g)+ O2(g) ⇌ 2NO(g) (to) (số oxi hoá của N: 0 --> +2)

Bài 3: Dựa vào giá trị năng lượng liên kết (E_b), hãy dự đoán ở điều kiện thường đơn chất nào (nitrogen, hydrogen, oxygen, chlorine) khó và dễ tham gia phản ứng hóa học nhất. Vì sao?

a) N_2(g) → 2N_(g) E_b= 945 kJ/mol 

b) H_2(g) → 2H_(g) E_b=432  kJ/mol 

c) O_2 (g) → 2O_(g) E_b=498 kJ/mol 

d) Cl_2 (g) → 2Cl_(g) E_b= 243  kJ/mol 

Đáp án chuẩn:

Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền --> càng khó tham gia phản ứng hóa học

Cl₂ dễ tham gia phản ứng hóa học nhất, N₂ khó tham gia phản ứng hóa học nhất