Slide bài giảng Hoá học 11 cánh diều Bài 4: Đơn chất nitrogen

Tóm lược nội dung

CHỦ ĐỀ 2. NITROGEN VÀ SULFUR

BÀI 4: ĐƠN CHẤT NITROGEN

KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

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

NỘI DUNG BÀI HỌC GỒM

• TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN 
• ĐƠN CHẤT NITROGEN  
• Đặc điểm liên kết
• Tính chất cơ bản
• Ứng dụng

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy nêu trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen (trong tự nhiên, trong khí quyển, trong cơ thể của mọi sinh vật)

Nội dung ghi nhớ:

- Nguyên tố nitrogen có kí hiệu hóa học là N, số hiệu nguyên tử là 7, độ âm điện là 3,04.

- Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất.

- Trong khí quyển, nguyên tố nitrogen tồn tại chủ yếu ở dạng đơn chất, N₂. Khí nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích không khí.

- Trong đất và nước, nitrogen tồn tại chủ yếu dưới dạng ion nitrate (NO₃^-), nitrite (NO₂^-) và ammonium (NH₄⁺).

- Nguyên tố nitrogen có trong cơ thể của mọi sinh vật, chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu cơ như amino acid, nucleic acid, protein, chlorophyll (chất diệp lục),… 

II. ĐƠN CHẤT NITROGEN

1. Đặc điểm liên kết

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy viết công thức Lewis của phân tử nitrogen và nêu đặc điểm liên kiết của đơn chất nitrogen.

Nội dung ghi nhớ:

- Phân tử N₂ có liên kết ba giữa hai nguyên tử nitrogen, cả hai nguyên tử này đều thỏa mãn quy tắc octet với công thức Lewis như sau: 

∶N≡N∶

2. Tính chất cơ bản

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy cho biết đơn chất nitrogen có các tính chất cơ bản nào?

Nội dung ghi nhớ:

* Tính kém hoạt động hóa học (tính trơ) ở nhiệt độ thấp

- Liên kết ba giữa hai nguyên tử N trong phân tử nitrogen có năng lượng liên kết rất lớn (946 kJ mol^-1) nên rất khó bị phá vỡ. 

- Vì vậy, ở nhiệt độ và áp suất thường, nitrogen rất khó tham gia các phản ứng hóa học. Đặc điểm này được gọi là tính kém hoạt động hóa học hay tính trơ của đơn chất nitrogen.

* Tính hoạt động hóa học ở nhiệt độ cao

- Phản ứng nitrogen và hydrogen diễn ra thuận nghịch, được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khá cao cùng với chất xúc tác là bột sắt.

N2 (g) + 3H22NH3 (g)

- Nitrogen phản ứng với oxygen ở nhiệt độ rất cao, khoảng 3000⁰C, tạo ra nitrogen monoxide (NO).

N2 (g) +  O2(g)2NO(g)

- Trong khí quyển, phản ứng này chính là sự khởi đầu cho quá trình tạo thanh ion nitrate (NO₃^-), được coi là một nguồn cung cấp đạm cho đất. 

- Nitrogen monoxide được tạo thành từ nitrogen và oxygen khi có sấm sét.

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

- Nước mưa có nồng độ acid phù hợp sẽ giúp cung cấp đạm cho đất ở dạng ion nitrate cần thiết cho cây trồng.

3. Ứng dụng

Đơn chất nitrogen có những ứng dụng gì?

Nội dung ghi nhớ:

- Mỗi năm có hàng trăm triệu tấn nitrogen được sản xuất trên toàn cầu.

- Người ta thường dùng khí nitrogen để thay thế hoàn toàn hoặc một phần không khí trong rất nhiều trường hợp khác nhau để giảm nguy cơ cháy nổ.

- Nitrogen hóa lỏng ở nhiệt động thấp, -196⁰C. Vì vậy, nitrogen lỏng được sử dụng để làm lạnh nhanh, bảo quản thực phẩm,…

- Trong lĩnh vực sinh học và y học, các mẫu vật sinh học được bảo quản trong bình nitrogen lỏng. 

C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

- Hoàn thành bài tập trắc nghiệm sau:

Câu 1: Nguyên tử nitrogen có độ âm điện lớn, chỉ sau

A. Flourine

B. Oxygen

C. Chlorine

D. Cả A, B, C đều đúng

Câu 2: Trong các oxide của nitrogen thì oxide được điều chế trực tiếp từ phản ứng của nitrogen với oxygen là

A. NO₂

B. NO

C. N₂O

D. N₂O₅

Câu 3: Trong công nghiệp khí nitrogen được sản xuất bằng cách

A. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

B. Nhiệt phân NH₄NO₃

C. Dùng phương pháp dời nước

D. Nhiệt phân HNO₃

Câu 4: Khí nitrogen có thể được tạo thành bằng phản ứng hóa học nào sau đây?

A. Đốt cháy NH3trong oxygen khi có mặt chất xúc tác Pt

B. Nhiệt phân NH₄NO₃

C. Nhiệt phân AgNO₃

D. Nhiệt phân NH₄NO₂

Câu 5:  Trong phòng thí nghiệm để điều chế nitrogen, người ta nhiệt phân NH₄NO₂, nhưng thực tế do chất này kém bền khó bảo quản nên người ta thường trộn hai dung dịch X và Y lại với nhau. X, Y là

A. NaNO₂ và NH₄Cl

B. KNO₂ và NH₄NO₃

C. NaNO₂ và NH₄NO₃

D. KNO₂ và NH₄Cl

Gợi ý đáp án:

D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1:  Nguyên tố M tạo được hợp chất khí với hydrogen có dạng MH₃, trong đó H chiếm 17,64% khối lượng. Phần trăm khối lượng của nguyên tố M trong oxide cao nhất là bao nhiêu?

Câu 2: Thể tích hỗn hợp N₂ và H₂ (đkc) cần lấy để điều chế 102 gam NH₃  (H=25%) là bao nhiêu?