Hóa học 11 KNTT Bài 4: Nitrogen

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

− Trong vỏ Trái Đất, nguyên tố nitrogen tồn tại tập trung ở một số mỏ khoáng dưới dạng sodium nitrate (thường gọi là diêm tiêu Chile).

− Nguyên tố nitrogen có trong tất cả cơ thể động vật và thực vật, là thành phần cấu tạo nên nucleic acid, protein,… Trong cơ thề người, nitrogen chiếm khoảng 3% khối lượng, đứng thứ tư sau oxygen, carbon và hydrogen.

− Nguyên tố nitrogen tồn tại trong tự nhiên với hai đồng vị bền là 14N (99,63%) và 15N (0,37%).

a. Cấu tạo nguyên tử

− Nguyên tử nitrogen có độ âm điện lớn (3,04).

− Nitrogen là phi kim điển hình.

− Nitrogen tạo ra nhiều hợp chất với các số oxi hoá khác nhau từ –3 đến +5.

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

b. Cấu tạo phân tử

Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hoá lỏng (hoá lỏng ở –196 °C), tan rất ít trong nước ( 1 lít nước hoà tan được 0,012 lít khí nitrogen). Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp.

a. Tác dụng với hdrogen

Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác, nitrogen hoá hợp trực tiếp với hydrogen, tạo thành ammonia.

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

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)\(\rightleftharpoons\) 2NO(g)           \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 180,6 kJ

Quá trình tạo và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa được biểu diễn theo sơ đồ:

\({{\text{N}}_{\text{2}}}\xrightarrow{\text{+}\,{{\text{O}}_{\text{2}}}}\text{NO}\xrightarrow{\text{+}\,{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+}\,{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}}\text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}\xrightarrow{+\,{{\text{O}}_{2}}}{{\text{H}}^{\text{+}}}\text{+}\,\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{-}}\)

− Tác nhân làm lạnh

− Tổng hợp amonia

− Tạo khí quyển trơ

− Bảo quản thực phẩm

Bài 1. Dãy nào dưới đây gồm các chất mà nguyên tố nitrogen có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa vừa tính khử khi tham gia phản ứng hóa học?

A. NH₃, N₂O₅, N₂, NO₂       

B. NH₃, NO, HNO₃, N₂O₅

C. N₂, NO, NO₂, N₂O₅       

D. NO₂, N₂, NO, N₂O₃

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Nguyên tố nitrogen có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa vừa tính khử khi có số oxi hóa trung gian.

Bài 2. “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Hai câu trên mô tả cho phương trình hóa học nào sau đây?

A. N₂ + O₂ → 2NO       

B. 2NH₃+ CO₂ → (NH₂)₂CO + H₂O

C. 2NO + O₂ → 2NO₂       

D. (NH₂)₂CO + 2H₂O → (NH₄)₂CO₃

Hướng dẫn giải

Đáp án A

- Lúa chiêm lấp ló đầu bờ nghĩa là lúa đang rất cần dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng 
- Khi có sấm tức là tạo ra sự phóng điện trong không khí, nhiệt độ lúc này là khoảng 3000⁰C. Liên kết N≡N trong N₂ bình thường rất bền nhưng ở mức nhiệt này thì bị phá vỡ liên kết ⇒ N₂ phản ứng ngay với O₂ 

N₂(g) + O₂(g) → (3000⁰C) 2NO(g)

- NO lại phản ứng ngay với O₂ tạo ra NO₂ (khí có màu nâu). 

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

- Khi đó có mưa thì sẽ có phản ứng tạo ra HNO₃ 

4NO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(aq) → 4HNO₃(aq)

- Lúc này HNO₃ dễ dàng phản ứng với nhiều chất (chủ yếu là gốc kim loại R⁺ hoặc NH₄⁺) để tạo thành muối nitrate ⇒ rất nhiều dinh dưỡng cho cây hấp thụ ngay lập tức ⇒ "phất cờ mà lên" 

NH₄⁺ + NO₃^- → NH₄NO₃ 
R⁺ + NO₃^- → RNO₃

Học xong bài học này, em có thể:

- Phát biểu được trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen

- Giải thích được tính trơ của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ thường thông qua liên kết và giá trị năng lượng liên kết. Các ứng dụng của đơn chất nitrogen khí và lỏng trong sản xuất, trong hoạt động nghiên cứu.

- Trình bày được sự hoạt động của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ cao đối với hydrogen, oxygen. Liên hệ quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước mưa.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 KNTT Bài 4 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Cấu hình electron nguyên tử của nitrogen là

  • A. 1s²2s²2p¹.
  • B. 1s²2s²2p⁵.
  • C. 1s²2s²2p⁶3s²3p². 
  • D. 1s²2s²2p³.

• Câu 2:

  Khi có tia lửa điện hoặc ở nhiệt độ cao, nitrogen tác dụng trực tiếp với oxygen tạo ra hợp chất X. Công thức của X là

  • A. N₂O.
  • B. NO₂. 
  • C. NO.
  • D. N₂O₅.

• Câu 3:

  Nitrogen thể hiện tính khử trong phản ứng với chất nào sau đây?

  • A. H₂.
  • B. O₂. 
  • C. Mg.
  • D. Al.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 11 KNTT Bài 4 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 29 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 29 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động 1.1 trang 30 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động 1.2 trang 30 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động 2.1 trang 30 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động 2.2 trang 30 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 1 trang 30 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 2 trang 31 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 3 trang 31 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 4 trang 31 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 32 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 5 trang 32 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!