Bài 4. Đơn chất Nitrogen trang 26, 27, 28, 29 Hóa học 11 Cánh diều

MĐ

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

Phương pháp giải:

Phân tử nitrogen có liên kết ba bền vững giữa hai nguyên tử N. Vì vậy ở áp suất và nhiệt độ thường rất khó để phá vỡ liên kết ba, nitrogen khó tham gia phản ứng hóa học.

Lời giải chi tiết:

Vì tính chất kém hoạt động hoá học (tính trơ), nitrogen không oxi hoá các chất khác ở nhiệt độ thường (trừ lithium). Người ta phải bơm khí nitrogen vào các khoang chứa của tàu chở dầu sau khi chuyển dầu ra khỏi kho để làm giảm nồng độ của oxygen, giảm quá trình oxi hoá do oxygen trong không khí gây nên, giảm nguy cơ cháy nổ.

CH

Hãy nêu quan điểm của em về phát biểu: “Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống”.

Phương pháp giải:

Nitrogen có trong mọi cơ thể sinh vật, chủ yếu ở các dạng hợp chất hữu cơ.

Lời giải chi tiết:

“Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống” vì:

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),... Các hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong những quá trình sinh hoá của sinh vật.

LT1

Cho biết năng lượng liên kết của phân tử fluorine, nitrogen lần lượt là 159 kJ.mol^-1 và 946 kJ.mol^-1

a) Giải thích nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt giá trị năng lượng liên kết giữa hai phân tử trên.

b) Cho biết chất nào hoạt động hoá học hơn.

Phương pháp giải:

Năng lượng liên kết hóa học trong phân tử càng lớn, liên kết càng bền, liên kết trong phân tử càng khó bị phá vỡ nên khó tham gia phản ứng hóa học.

Lời giải chi tiết:

a) Phân tử fluorine có công thức cấu tạo: F  F

Phân tử nitrogen có công thức cấu tạo: N ≡ N

Trong phân tử fluorine chỉ có liên kết đơn, còn phân tử nitrogen có liên kết ba bền vững. Liên kết ba bền hơn liên kết đơn nên năng lượng liên kết của phân tử nitrogen lớn hơn so với năng lượng liên kết của phân tử fluorine.

b) Vì liên kết đơn trong phân tử fluorine nhỏ, dễ bị phá vỡ hơn so với liên kết ba trong phân tử nitrogen nên phân tử fluorine hoạt động hóa học hơn.

CH

Dựa vào giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, hay cho biết phản ứng giữa nitrogen với hydrogen hay với oxygen diễn ra thuận lợi hơn.

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

LT2

Sử dụng kiến thức hoá học để giải thích câu ca dao sau:

“Lúa chiêm lấp ló đầu bờ

Hễ nghe tiếng sấm, phất cờ mà lên”

Phương pháp giải:

Thực vật hấp thụ nitrogen ở dạng muối nitrate. Sau mỗi cơn mưa giông, đất hấp thụ một lượng ion nitrate, cung cấp đạm cho thực vật, giúp thực vật tươi tốt hơn.

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi 1

Dựa vào các giá trị năng lượng liên kết, hãy dự đoán ở nhiệt độ thường thì đơn chất nitrogen hay chlorine dễ phản ứng với hydrogen hơn. Cho biết năng lượng liên kết Cl − Cl trong phân tử chlorine là 243 kJ.mol^-1.

Phương pháp giải:

Năng lượng liên kết hóa học trong phân tử càng lớn, liên kết càng bền, liên kết trong phân tử càng khó bị phá vỡ nên khó tham gia phản ứng hóa học.

Lời giải chi tiết:

Năng lượng liên kết trong phân tử nitrogen:  E_b(N ≡ N) = 946 kJ.mol^-1

Năng lượng liên kết trong phân tử chlorine:  E_b(Cl - Cl ) = 243 kJ.mol^-1

Vì liên kết đơn trong phân tử chlorine nhỏ, dễ bị phá vỡ hơn so với liên kết ba trong phân tử nitrogen nên phân tử chlorine dễ phản ứng với hydrogen hơn.

Câu hỏi 2

Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa nitrogen với hydrogen và với oxygen. Nếu ứng dụng của mỗi phản ứng này trong thực tế.

Phương pháp giải:

Tính chất hóa học của nitrogen:

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

+ Tính hoạt động hóa học ở nhiệt độ cao: nitrogen chủ yếu thể hiện tính oxi hóa và thể hiện tính khử khi phản ứng với oxygen.

Lời giải chi tiết:

Câu hỏi 3

Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất dựa vào phản ứng thuận nghịch giữa nitrogen và hydrogen trong thiết bị kín.

a) Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì trong thiết bị sẽ có các khí nào?

b) Hãy tìm hiểu về nhiệt độ hoá lỏng của mỗi khi có trong thiết bị. Từ đó cho biết, nếu giữ nguyên áp suất và làm lạnh thiết bị thì khí nào sẽ hoá lỏng đầu tiên.

Phương pháp giải:

- Trạng thái cân bằng của phản ứng thuận nghịch là trạng thái mà tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. Ở trạng thái cân bằng, nồng độ của một chất bất kì trong phản ứng không đổi.

- Khi làm lạnh thiết bị, chất nào có nhiệt độ hóa lỏng thấp hơn (về giá trị tuyệt đối nhỏ hơn) thì bị hóa lỏng trước.

Lời giải chi tiết:

Lý thuyết