BÀI 4.  NITROGEN - SULFUR

MỞ ĐẦU

 Trong công nghiệp, đơn chất nitrogen kết hợp với hydrogen tạo thành ammonia là một hợp chất quan trọng trong sản xuất phân bón, hoá chất.

Tại sao phản ứng trên cần được thực hiện ở nhiệt độ cao? Đơn chất nitrogen đóng vai trò gì trong phản ứng đó?

Giải nhanh:

- Do liên kết ba giữa 2 nguyên tử N trong phân tử nitrogen có năng lượng liên kết rất lớn nên khó bị phá vỡ.

- Nitrogen đóng vai trò là chất oxi hóa.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Hoạt động: Nêu ứng dụng thực tiễn của khí nitrogen và diêm tiêu Chile mà em biết

Giải nhanh:

- Ứng dụng nitrogen: là nguyên liệu tổng hợp ammonia, bảo quản mẫu vật phẩm, chất làm căng bao bì thực phẩm, bảo quản hương vị,...

- Ứng dụng diêm tiêu Chile: sản xuất phân bón, thuốc nổ, dược phẩm,...

II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ

Hoạt động: 1. Sắp xếp các hợp chất sau vào vị trí tương ứng trong trục biểu diễn số oxi hóa của nitrogen: NO, N₂O, NH₃, HNO₂, HNO₃, NH₄Cl, KNO₂, NaNO₃

2. Dựa vào trục biểu diễn số oxi hóa của nitrogen để giải thích nitrogen có cả tính oxi hóa và tính khử. Viết một quá trình khử để minh họa

Giải nhanh:

1.

2. - Trong phản ứng oxi hóa – khử, số oxi hóa nitrogen có thể giảm hoặc tăng.

- Ví dụ:

Hoạt động: 1. Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của phân tử nitrogen 

2. Từ cấu tạo phân tử, hãy cho biết tại sao phân tử N₂ có năng lượng liên kết lớn. Dự đoán về khả năng hoạt động hóa học của nitrogen ở nhiệt độ thường

Giải nhanh:

1. - CT electron:             

- CT Lewis:

- CT cấu tạo:

2. - Do có liên kết ba bền vững, khó bị phá vỡ để tạo liên kết mới nên nitrogen khá trơ ở nhiệt độ thường.

- Dự đoán: nitrogen khó tham gia phản ứng hoá học.

III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Câu hỏi 1:Dựa vào tương tác van der Waals, hãy giải thích tại sao đơn chất N₂ khó hóa lỏng và ít tan trong nước. 

Giải nhanh:

Tương tác vander Waals phụ thuộc vào hai yếu tố chính là số lượng eletron và điểm tiếp xúc giữa các phân tử suy ra giữa các phân tử nitrogen tồn tại tương tác van der Waals nhưng rất yếu,

IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Câu hỏi 2: Trong phương trình hóa học của phản ứng tổng hợp ammonia, hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa và vai trò của nitrogen.

Giải nhanh:

PTHH:

Số oxi hóa giảm từ 0 xuống -3, đóng vai trò chất oxi hóa.

Câu hỏi 3: Trong phương trình hóa học của phản ứng giữa nitrogen với oxygen:

a) Hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa.

b) Tại sao thực tế không sử dụng phản ứng này để tạo ra NO, một hợp chất trung gian quan trọng trong công nghiệp sản xuất nitric acid ?

Giải nhanh:

a)

b) Do phản ứng xảy ra ở nhiệt độ rất cao và có hiệu suất rất thấp.

Câu hỏi 4: Viết các phương trình hóa học minh họa quá trình hình thành đạm nitrate trong tự nhiên xuất phát từ nitrogen.

Giải nhanh:

PT minh họa: N₂ + O₂ 2NO

2NO + O₂ 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O 4HNO₃

HNO₃ H⁺ + NO3-

V. ỨNG DỤNG

Hoạt động: Sưu tầm một số hình ảnh để báo cáo, thuyết trình về ứng dụng của nitrogen trong thực tiễn. Sử dụng các tính chất vật lí và hóa học để giải thích cơ sở khoa học của các ứng dụng này. 

Giải nhanh:

- Ứng dụng quan trọng nhất là tổng hợp ammonia, mắt xích trung gian để sản xuất nitric acid, muối nitrate và nhiều hợp chất khác

- Trong nghiên cứu, được dùng tạo bầu khí quyển trơ.

- Trong y học, được dùng tạo môi trường lạnh sâu để bảo quản mẫu vật phẩm, dùng điều trị mụn cóc và một số bệnh ngoài da

- Trong công nghiệp thực phẩm, giúp làm căng vỏ bao bì, vừa bảo vệ thực phẩm khi có va chạm, vừa bảo quản hương vị thực phẩm.  

Câu hỏi 5: a) Tại sao nitrogen lỏng được dùng để bảo quản mẫu vật phẩm trong y học?

b) Tại sao dùng khí nitrogen để làm căng vỏ bao bì thực phẩm mà không dùng không khí?

Giải nhanh:

a) Do có độ lạnh sâu.

b) Vì bền nhiệt, có tính trơ.