Lý thuyết Nitrogen - Hóa học 11 chương trình mới

Tác giả Hoàng Uyên 10:10 06/12/2023 39,216

Nitrogen là một nguyên tố chiếm tỷ lệ rất lớn trong thực tế và có vai trò vô cùng quan trọng. Trong bài viết này, VUIHOC sẽ giúp các bạn hiểu thêm về lý thuyết nitrogen, cấu tạo của nitrogen, ứng dụng cùng với một số bài tập để nắm chắc kiến thức!

Lý thuyết Nitrogen - Hóa học 11 chương trình mới

Mục lục bài viết

Mục lục bài viết x

1. Trạng thái tự nhiên của Nitrogen

- Nitrogen là nguyên tố phổ biến nhất trong khí quyển Trái Đất, chiếm 75,5% khối lượng (78,1% về thể tích) và tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu.

- Nguyên tố Nitrogen tồn tại ở vỏ Trái Đất dưới dạng một số khoáng vật của Sodium Nitrate (diêu tiêu Chile).

- Nitrogen hiện diện trong tất cả các cá thể sống, cấu tạo nên nucleic acid, protein,... Đặc biệt, ở người, Nitrogen chiếm 3% khối lượng cơ thể người chỉ sau Oxygen, Carbon và Hydrogen.

- Nguyên tố Nitrogen tồn tại dưới dạng hai đồng vị bền 14N (99,63%) và 15N (0,37%)

- Em có biết về bệnh giảm áp của thợ lặn : Khi lặn dưới sâu, áp suất không khí trong buồng phổi tăng dẫn đến hàm lượng nitrogen hòa tan trong máu tăng. Nếu thợ lặn di chuyển lên mặt nước quá nhanh nitrogen không kịp thoát ra khỏi phổi và gây ra bọt khí làm tắc mạch máu hoặc gây chèn ép dây thần kinh, gây đau khớp, tê liệt hoặc tử vong.

2. Cấu tạo của Nitrogen

2.1 Cấu tạo nguyên tử

Nguyên tố Nitrogen nằm ở ô số 7, chu kỳ 2, nhóm VA trong bảng tuần hoàn. Có độ âm điện lớn (3,04) và là một phi kim điển hình.

Nitrogen có thể tạo thành hợp chất với nhiều nguyên tố với số oxi hoá trải dài từ -3 đến +5.

Các số oxi hoá thường gặp của nitrogen được biểu diễn ở trục số oxi hoá dưới đây:

2.2 Cấu tạo phân tử

- Phân tử nitrogen được cấu tạo gồm hai nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết ba (1 liên kết σ và 2 liên kết π).

- Phân tử nitrogen có năng lượng liên kết lớn (945kJ/mol) và không có cực.

Đăng ký ngay khóa học DUO 11 để được thầy cô lên lộ trình ôn thi ngay từ sớm nhé!

3. Tính chất của Nitrogen

3.1 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hóa lỏng (-196^oC), tan rất ít trong nước (0,012l/1l nước). Khí nitrogen không duy trì sự hô hấp và sự cháy.

3.2 Tính chất hóa học

Nitrogen là một khí khá trơ ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, nitrogen trở nên hoạt động tốt hơn. Nitrogen có khả năng thể hiện cả tính oxi hoá và tính khử.

a. Tác dụng với hydrogen

Ở trong môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao và có chất xúc tác, nitrogen hoá hợp trực tiếp với hydrogen, tạo thành ammonia. Đây là quá trình quan trọng nhất để sản xuất ammonia, thường gọi là quá trình Haber-Bosch (Ha-bơ Bót), được phát minh bởi nhà hoá học Fritz Haber (Phờ-rít Ha-ba) và được phát triển bởi kĩ sư Can Bosch (Can Bót). Quá trình Haber-Bosch được thực hiện ở quy mô công nghiệp từ năm 1913 thể hiện qua phương trình sau đây:

N₂(g)+3H₂(g) $\large \rightleftharpoons$ 2NH₃(g)

Phản ứng tổng hợp ammonia là quá trình trung gian quan trọng để sản xuất nitric acid, thuốc nổ, đạm nitrate, urea, ammophos,...

Em có biết về Quy trình Haber-Bosch?

Quy trình Haber-Bosch là một chìa khoá quan trọng trong công nghiệp sản xuất phân bón, giúp đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu.

Hiện nay, quy trình Haber- Bosch vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu, cải tiến theo hướng tìm kiếm những chất xúc tác hiệu quả hơn nhằm làm giảm đi nhiệt độ và giảm áp suất trong phản ứng tổng hợp ammonia.

b. Tác dụng với oxygen

Ở nhiệt độ cao trên 3000 °C hoặc có tia lửa điện, nitrogen kết hợp với oxygen, tạo ra nitrogen monoxide (NO) với hiệu suất rất thấp.

N₂(g)+O₂(g) ⇌2NO(g) $\large \Delta _{r}=180,6kJ$

Trong tự nhiên, phản ứng trên xảy ra trong những cơn mưa dông kèm sấm sét, khởi đầu cho quá trình chuyển hóa từ nitrogen thành nitric acid. Nitric acid tan trong nước mưa và phân li ra ion nitrate (NO₃^-) là một dạng phân đạm mà cây trồng hấp thụ được để sinh trưởng, phát triển.

Quá trình hình thành và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa được biểu diễn thông qua sơ đồ sau đây:

$\large N_{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}NO\overset{O_{2}}{\rightarrow}NO_{2}\xrightarrow[]{O_{2}+H_{2}O}HNO_{3}\rightarrow H^{+}+NO_{3}^{-}$

Trong thực tế phản ứng hoá hợp giữa nitrogen với oxygen thường xảy ra đồng thời với quá trình đốt cháy nhiên liệu ở nhiệt độ cao bằng không khí. Các hoạt động giao thông vận tải và sản xuất công nghiệp là nguyên nhân chính gây phát các chất thải các dạng oxide của nitrogen vào trong khí quyển.

Em có biết:

Một số vi sinh vật chuyển hoá nitrogen thành phân đạm, tích lũy tại các nốt sần ở rễ cây họ đậu. Quá trình này góp phần cải tạo và bổ sung dinh dưỡng cho đất trồng.

4. Ứng dụng của Nitrogen trong đời sống

- Nitrogen được ứng dụng để làm lạnh (nitrogen lỏng), là nguyên liệu điều chế ammonia, tạo khí quyển trơ và bảo vệ thực phẩm

- Ứng dụng của nitrogen lỏng trong y tế và công nghiệp thực phẩm

+ Nitrogen lỏng làm đóng băng mô tế bào ngay khi tiếp xúc nên được ứng dụng để điều trị mụn cóc và một số bệnh ngoài da.

+ Nitrogen lỏng còn được phun vào vỏ bao bì để làm căng vỏ bao bì giúp tránh va chạm trong quá trình vận chuyển và bảo quản thực phẩm.

Bộ sách cán đích 9+ tổng hợp kiến thức hóa học THPT và đa dạng bài ôn tập dựa trên cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT mới nhất!!!

5. Điều chế khí nitrogen

Điều chế khí N₂ở trong phòng thí nghiệm thì người ta sử dụng phương pháp đun nóng dung dịch bão hòa muối Ammonium Nitrite

NH₄NO₂ $\large \rightarrow$ N₂+ 2H₂O

Hoặc ở trong phòng thí nghiệm có thể điều chế được khí N₂ bằng cách thu khí nitrogen sau khi phản ứng dưới đây xảy ra. Sau đây là phương trình điều chế khí nitrogen ở trong phòng thí nghiệm

NH₄Cl + NaCl $\large \rightarrow$ N₂+ NaCl + 2H₂O

Trong công nghiệp người ta thường điều chế khí nitrogen từ không khí. Để điều chế khí nitrogen ở trong công nghiệp, người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

- Đầu tiên, chúng ta cần phải loại bỏ hơi nước H₂O ra khỏi không khí.

- Bước tiếp theo trong phương pháp điều chế khí N₂trong công nghiệp là loại bỏ đi khí CO₂. Hợp chất sau phản ứng thu được sau khi loại bỏ hơi nước và CO₂ sẽ được hóa lỏng dưới một áp suất cao và nhiệt độ thấp.

- Sau đó lại tăng dần nhiệt độ của khối khí đã hóa lỏng ở nhiệt độ thấp lên đến -196 độ C thì lúc này xảy ra hiện tượng khí nitrogen bị sôi và tách hẳn ra khỏi oxygen.

- Sau cùng qua các bước sẽ thu được khí N₂^– nitrogen tinh khiết.

6. Câu hỏi trắc nghiệm về Nitrogen

Câu 1: Cấu hình electron lớp ngoài cùng nào dưới đây là của nguyên tố nitrogen?

A. 2s²2p⁵.

B. 2s²2p³.

C. 2s²2p².

D. 2s²2p⁴.

Câu 2: Khi tồn tại trong hợp chất thì nitrogen có các mức oxi hóa nào ở dưới đây?

A. -3, +3, +5.

B. -3, 0, +3, +5.

C. -3, +1, +2, +3, +4, +5.

D. -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

Câu 3: Trong các chất dưới đây, chất nào có thể tác dụng được với N₂ ở nhiệt độ thường?

A. Mg.

B. O₂.

C. Na.

D. Li.

Câu 4: Ở nhiệt độ thường, nitrogen là một nguyên tố khá trơ về mặt hoạt động hóa học, tính chất này có được là do yếu tố

A. nitrogen là nguyên tố cấu tạo có bán kính nguyên tử khá nhỏ.

B. nitrogen là nguyên tố có độ âm điện lớn nhất ở trong nhóm.

C. phân tử nitrogen có tồn tại liên kết ba khá bền.

D. phân tử nitrogen là phân tử không phân cực.

Câu 5: Ở trong phòng thí nghiệm, người ta thường áp dụng thu khí nitrogen bằng phương pháp dời nước là bởi vì

A. N₂ nhẹ hơn so với không khí.

B. N₂ rất ít tan ở trong môi trường nước.

C. N₂ không duy trì sự sống và sự cháy.

D. N₂ hóa lỏng, hóa rắn ở ngưỡng nhiệt độ rất thấp.

Câu 6: Nitrogen thể hiện được tính khử khi được phản ứng với chất nào ở dưới đây?

A. H₂.

B. O₂.

C. Mg.

D. Al.

Câu 7: Có thể thu được nguyên tố nitrogen từ phản ứng nào ở dưới đây?

A. Đem đun nóng dung dịch bão hòa sodium nitrite cùng với Ammonium Chloride.

B. Đưa muối Silver nitrate đi nhiệt phân.

C. Cho bột Cu vào phản ứng dung dịch HNO₃ đặc, nóng.
D. Cho muối Ammonium nitrate vào một dung dịch kiềm.

Câu 8: Người ta thường ứng dụng để sản xuất khí nitrogen trong công nghiệp bằng phương pháp nào sau đây?

A. Phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

B. Phương pháp nhiệt phân dung dịch NH₄NO₂ bão hoà.

C. Phương pháp dùng phosphorus để đốt cháy hết khí oxygen không khí.

D. Phương pháp cho không khí đi qua bột đồng và nung nóng

Câu 9: Hiệu suất của phản ứng giữa khí N₂ và H₂ để tạo thành NH₃ sẽ tăng nếu

A. giảm áp suất, tăng nhiệt độ.

B. giảm áp suất, giảm nhiệt độ.

C. tăng áp suất, tăng nhiệt độ.

D. tăng áp suất, giảm nhiệt độ.

Câu 10: Tìm các tính chất sau đây không thuộc về khí nitrogen?
(a) Hóa lỏng ở ngưỡng nhiệt độ rất thấp (-196^oC);
(b) Cấu tạo phân tử nitrogen gồm hai nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết ba (1 liên kết σ và 2 liên kết π).
(c) Tan nhiều ở trong môi trường nước;
(d) Nặng hơn khí oxygen;
(e) Kém bền với nhiệt, dễ bị phân hủy thành nitrogen nguyên tử.

A. (a), (c), (d).

B. (a), (b).

C. (c), (d), (e).

D. (b), (c), (e).

Đáp án:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
B	C	D	C	B	B	A	A	D	C

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

Trên đây, VUIHOC đã cung cấp cho các bạn kiến thức về nguyên tố Nitrogen trong chương trình Hóa 11. Ngoài ra, để học nhiều hơn các kiến thức các môn học của THPT thì các em hãy truy cập vuihoc.vn hoặc đăng ký khoá học với các thầy cô VUIHOC ngay bây giờ nhé!

>> Mời bạn tham khảo thêm: