Hoá học 11 Bài 7: Nitơ

Lý thuyết10 Trắc nghiệm18 BT SGK 73 FAQ

Nitơ là nguyên tố có nhiều chuyện lạ: nó là 1 khí không duy trì sự sống nhưng không có cuộc sống nào lại không có mặt nitơ. Lịch sử tìm ra nitơ gắn liền việc tìm ra thành phần không khí và các chất khí như oxi, hiđro. Lúc đầu người ta đặt tên nitơ là azot (nghĩa là ko duy trì sự sống), về sau phát hiện nó chứa trong diêm tiêu nên đặt tên là NITROGEN (sinh ra diêm tiêu). Vậy nitơ có cấu tạo và tính chất như thế nào, dựa vào đó chúng ta sẽ biết những ứng dụng của nitơ trong sản xuất và đời sống. Vậy Nitơ có tính chất vật lí, hóa học, cách điều chế như thế nào chúng ta cùng nhau đi vào nội dung bài học ngày hôm nay.

YOMEDIA

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

1.2. Tính chất vật lí

1.3. Tính chất hóa học

1.4. Ứng dụng

1.5. Trạng thái tự nhiên

1.6. Điều chế

2. Bài tập minh hoạ

3. Luyện tập Bài 7 Hóa học 11

3.1. Trắc nghiệm

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao

4. Hỏi đáp về Bài 7 Chương 2 Hóa học 11

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử

Vị trí nitơ: ô thứ 7, chu kỳ 2, nhóm VA.
Cấu hình e: 1s²2s²2p³
Cấu tạo phân tử nitơ:
- CTPT: N₂.
- Công thức electron:
- CTCT: N≡N

⇒ 2 nguyên tử trong phân tử nitơ có 3 liên kết cộng hóa trị không cực.

1.2. Tính chất vật lí

Ở đk thường:

Là chất khí không màu, không mùi, không vị.
d_{N2/ kk}= 28/29 ⇒ hơi nhẹ hơn kk.
Hóa lỏng ở -196⁰C, hóa rắn ở -210⁰C.
Rất ít tan trong nước.
Không duy trì sự cháy và sự sống.

1.3. Tính chất hóa học

Nitơ là phi kim khá hoạt động (độ âm điện = 3), nhưng ở nhiệt độ thường khá trơ về mặt hóa học. Do 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 1liên kết ba không phân cực nên rất bền do năng lượng liên kết lớn, nên nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường.
Số oxi hóa của nitơ trong hợp chất với hidro, kim loại là -3, trong hợp chất với oxi, flo là từ +1 → +5.
Tùy thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa, nitơ có thể thể hiện tính khử hay tính oxi hóa. (chủ yếu là tính oxi hóa).

a. Tính oxi hóa

* Tác dụng với kim loại: (kim loại mạnh như Li, Na, K, Mg, Ba...)

Liti là kim loại duy nhất tác dụng được với Nitơ ở nhiệt độ thường: \(6\mathop {Li}\limits^0 + \mathop {{N_2}}\limits^0 \to 2\mathop {L{i_3}}\limits^{ + 1} \mathop N\limits^{ - 3}\)(Liti nitrua)
Ở nhiệt độ cao, Nitơ tác dụng được với một số kim loại hoạt động như Ca, Mg, Al tạo nitrua kim loại:

\(3\mathop {Mg}\limits^0 + \mathop {{N_2}}\limits^0\) \(\mathop {M{g_3}}\limits^{ + 2} \mathop {{N_2}}\limits^{ - 3}\) (Magie nitrua)

*Tác dụng với hidro: \(3\mathop {{H_2}}\limits^0 + \mathop {{N_2}}\limits^0\)\(2\mathop N\limits^{ - 3} \mathop {{H_3}}\limits^{ + 1}\)

b. Tính khử

Sấm chớp cung cấp năng lượng cho phản ứng giữa Nito và Oxi

Hình 1: Sấm chớp cung cấp năng lượng cho phản ứng giữa Nito và Oxi

ở nhiệt độ khoảng 3000⁰C (hoặc hồ quang điện, hoặc tia lửa điện hình thành sấm sét) đã cung cấp năng lượng cho phản ứng nitơ kết hợp trực tiếp với O₂ tạo nitơ monoxit NO

\(\mathop {{N_2}}\limits^0 + \mathop {{O_2}}\limits^0\)\(2\mathop N\limits^{ + 2} \mathop O\limits^{ - 2}\)

NO kết hợp dễ dàng với oxi: 2NO + O₂ \(\rightleftharpoons\) 2NO₂
Một số oxit khác của nitơ như: N₂O, N₂O₃, N₂O₅ chúng ko điều chế trực tiếp từ nitơ và oxi.

* Kết luận: N₂ thể hiện tính khử khi td với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (như O₂), thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn như (kim loại mạnh, H₂).

1.4. Ứng dụng

Là thành phần cấu tạo nên protêin, thành phần dinh dưỡng chính của thực vật. N₂ có nhiệt độ sôi thấp nên dùng làm lạnh trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm.
Công nghiệp:
- Tổng hợp NH₃, sản xuất HNO₃, phân đạm…
- Môi trường trơ trong luyện kim, thực phẩm, điện tử…
Y tế: N₂ lỏng: bảo quản mẫu máu, các mẫu vật sinh học khác…
Dựa vào tính trơ của nitơ mà bảo quan tranh vẽ trong viện bảo tàng chứa đầy khí nitơ trong ống của cuộn tranh tránh các phân tử khác bị oxi hóa hư màu vẽ.
Bơm vào bóng đèn điện để giảm sự bốc hơi kim loại trên bề mặt dây tóc.
Bơm nitơ vào phổi bệnh nhân lao để ép lá phổi cho nó nghỉ ngơi…

1.5. Trạng thái tự nhiên

phần trăm mỗi đồng vị của Nito

Hình 2: Phần trăm mỗi đồng vị của Nito

Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaNO₃ với tên gọi là diêm tiêu natri

1.6. Điều chế

a. Trong công nghiệp

Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

Hình 3: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng

b. Trong phòng thí nghiệm

NH₄NO₂ N₂ + 2H₂O

NH₄Cl + NaNO₂ NaCl + N₂+2H₂O

Bài tập minh họa

Bài 1:

Hãy nêu số oxi hóa của nitơ các chất sau: NH₃, Mg₃N₂, N₂, N₂O, NO, NF₃, NO₂, HNO₃. Nhận xét số oxi hóa của nitơ trong hợp chất với hidro, kim loại và trong hợp chất với oxi, flo?

Hướng dẫn:

Số oxi hóa của N ở các chất NH3, Mg3N2, N2, N2O, NO, NF3, NO2, HNO3 lần lượt là: (-3), (-3), (0), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5)
Số oxi hóa của nitơ trong hợp chất với hidro, kim loại là -3, trong hợp chất với oxi, flo là từ +1 → +5.

3. Luyện tập Bài 7 Hóa học 11

Sau bài học cần nắm:

vị trí của nitơ trong bảng tuần hoàn
cấu hình electron và cấu tạo phân tử nitơ
tính chất hóa học của nitơ, ứng dụng của nitơ và điều chế nitơ.

3.1. Trắc nghiệm

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 Bài 7 có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

Câu 1:
Nitơ phản ứng với tất cả các chất trong dãy chất nào dưới đây?
- A. H₂, Li, O₂, Ag
- B. H₂, Li, O₂, Cu
- C. H₂, Na, O₂, Mg.
- D. H₂, Li, O₂, Hg.
Câu 2:
Câu nào sai ?
- A. Phân tử N₂ bền ở nhiệt độ thường.
- B. Phân tử N₂ có liên kết ba giữa 2 nguyên tử.
- C. Phân tử N₂ còn 1 cặp e chưa tham gia liên kết.
- D. Phân tử N₂ có năng lượng liên kết lớn.
Câu 3:
Nhận xét nào sau đây là đúng?
- A. N₂ thể hiện tính khử khi tác dụng với H₂, kim loại.
- B. N₂ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với Cu.
- C. N₂ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với O₂.
- D. N₂ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh và hiđro, thể hiện tính khử khi tác dụng với O₂.