BÀI 4. ĐƠN CHẤT NITROGEN

MỞ ĐẦU

Vì sao người ta phải bơm khí nitrogen vào các khoang chứa của tàu chở dầu sau khi chuyển dầu ra khỏi khoang?

Giải nhanh:

Vì để làm giảm nồng độ của oxygen, giảm nguy cơ cháy nổ. Do tính trơ, nitrogen không oxi hoá các chất khác ở nhiệt độ thường.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN

Câu hỏi 1: Hãy nêu quan điểm của em về phát biểu "Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống".

Giải nhanh:

Đây là một phát biểu đúng. Do nguyên tố nitrogen có trong cơ thể của mọi sinh vật chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu, các hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong những quá trình sinh hoá của sinh vật.

II. ĐƠN CHẤT NITROGEN

Luyện tập 1: Cho biết năng lượng liên kết của phân tử fluorine, nitrogen lần lượt là 159 kJ mol⁻¹ và 946 kJ mol⁻¹.

a) Giải thích nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt giá trị năng lượng liên kết giữa hai phân tử trên.

b) Cho biết chất nào hoạt động hoá học hơn.

Giải nhanh:

a) Do liên kết giữa phân tử fluorine là liên kết đơn, còn nitrogen là liên kết ba.

b) Fluorine hoạt động hóa học mạnh hơn.

Câu hỏi 2: Dựa vào giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, hãy cho biết phản ứng giữa nitrogen với hydrogen hay oxygen diễn ra thuận lợi hơn.

Giải nhanh:

Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen diễn ra thuận lợi hơn.

Luyện tập 2: ử dụng kiến thức hoá học để giải thích câu ca dao sau:

“Lúa chiêm lấp ló đầu bờ

Hễ nghe tiếng sấm, phất cờ mà lên”

Giải nhanh:

- Khi có sấm sét, N₂ và O₂ trong không khí phản ứng với nhau tạo ra NO:

N₂ + O₂ ⇌ 2NO

- Sau đó, NO bị oxi hoá bởi O₂ trong khí quyển tạo thành NO₂:

2NO + O₂  2NO₂

- Tiếp theo là quá trình nitrogen dioxide chuyển thành acid trong nước mưa.

4NO₂(g) + 2H₂O(l) + O₂(g) → 4HNO₃(aq)

BÀI TẬP

Bài 1: Dựa vào các giá trị năng lượng liên kết, hãy dự đoán ở nhiệt độ thường thì đơn chất nitrogen hay chlorine dễ phản ứng với hydrogen hơn. Cho biết năng lượng liên kết Cl – Cl trong phân tử chlorine là 243 kJ mol⁻¹.

Giải nhanh:

Dự đoán ở nhiệt độ thường thì chlorine dễ phản ứng với hydrogen hơn. 

Bài 2: Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa nitrogen với hydrogen và với oxygen. Nêu ứng dụng của mỗi phản ứng này trong thực tế.

Giải nhanh: 

- Tác dụng với hydrogen: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

Ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất ammonia, phân bón, nitric acid …

- Tác dụng với oxygen: N₂ + O₂ ⇌ 2NO

Ứng dụng: là một nguồn cung cấp đạm tự nhiên cho đất.

Bài 3: Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất dựa vào phản ứng thuận nghịch giữa nitrogen và hydrogen trong thiết bị kín.

a) Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì trong thiết bị sẽ có các khí nào?

b) Hãy tìm hiểu về nhiệt độ hoá lỏng của mỗi khí có trong thiết bị. Từ đó cho biết, nếu giữ nguyên áp suất và làm lạnh thiết bị thì khí nào sẽ hoá lỏng đầu tiên.

Giải nhanh:

a) Thiết bị sẽ có các khí: N₂, H₂ và NH₃.

b) Nhiệt độ hoá lỏng của N₂, H₂ và NH₃ lần lượt là: -196 ^oC, - 252,87 ^oC, -33 ^oC và NH₃ sẽ hóa lỏng đầu tiên.