Tiêu đề CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR (Bản Giáo Viên).docx ✅

1 CHƯƠNG 2: NITROGEN – SULFUR CĐ1: Nitrogen CĐ2: Ammonia và muối ammonium CĐ3: Một số hợp chất của nitrogen với oxygen CĐ4: Sulfur và sulfur dioxide CĐ5: Sulfuric acid và muối sulfate CĐ6: Ôn tập chương 2 CĐ1 NITROGEN PHẦN A - CÁC CHUYÊN ĐỀ BÀI GIẢNG KIẾN THỨC CẦN NHỚ Kí hiệu nguyên tố: N; số hiệu nguyên tử: Z = 7; độ âm điện: 3,04; công thức phân tử: N 2 I. Trạng thái tự nhiên - Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại cả ở dạng đơn chất và hợp chất: + Dạng đơn chất, nitrogen (N 2 ) có trong khí quyển của Trái Đất chiếm khoảng 78% thể tích không khí. + Dạng hợp chất, nguyên tố nitrogen tập trung ở một số mỏ khoáng dưới dạng sodium nitrate (thường gọi là diêm tiêu Chile). Nguyên tố nitrogen còn có trong tất cả cơ thể người và động vật, là thành phần cấu tạo nên nucleic acid, protein, … II. Vị trí, cấu tạo và tính chất vật lí 1. Vị trí, cấu tạo - N (Z = 7): 1s 2 2s 2 2p 3 : Ô số 7, chu kì 2, nhóm VA. - Số oxi hóa thường gặp của nitrogen: - Phân tử: N 2 : N ≡ N chứa 1 liên kết ba năng lượng liên kết lớn và là phân tử không phân cực. 2. Tính chất vật lí - Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước, hóa lỏng ở -196 o C. - khí N 2 nhẹ hơn không khí. - Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp. Thí nghiệm chứng minh nitrogen không duy trì sự cháy
2 ❖ BÀI TẬP TỰ LUẬN ♦ VÍ DỤ MINH HỌA Câu 1. Điền các từ hoặc cụm từ thích hợp vào chỗ trống: KIẾN THỨC CẦN NHỚ III. Tính chất hóa học - Phân tử N 2 chứa liên kết ba N ≡ N có năng lượng liên kết lớn nên rất khó bị phá vỡ Ở điều kiện thường N 2 khá trơ về mặt hóa học. - Ở nhiệt độ cao, nitrogen trở nên hoạt động hơn và có khả năng phản ứng với hydrogen (thể hiện tính oxi hóa), oxygen (thể hiện tính khử). 1. Tác dụng với hydrogen (tính oxi hóa) - Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác (Fe) khí nitrogen có phản ứng với khí hydrogen tạo thành khí ammonia (NH 3 ): N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) = - 92 kJ - Quá trình tổng hợp ammonia trên thường được gọi là quá trình Haber – Bosch (Ha-bơ Bớt). - Phản ứng tổng hợp amonia là quá trình trung gian quan trọng để sản xuất nitric acid, thuốc nổ, đạm nitrate, urea, … 2. Tác dụng với oxygen (tính khử) - Ở nhiệt độ cao trên 3000 o C hoặc có tia lửa điện, nitrogen kết hợp với oxygen tạo thành nitrogen monoxide (NO): N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) = 180kJ - Trong tự nhiên, phản ứng trên xảy ra trong những cơn mưa dông kèm theo sấm sét, khởi đầu cho quá trình chuyển hóa từ nitrogen thành nitric acid (HNO 3 ), sau đó HNO 3 tan trong nước phân li ra ion nitrate (NO 3 - ) là một dạng phân đạm cần thiết cho cây trồng. - Sơ đồ: (2) NO(g) + O 2 (g) → NO 2 (g) (pư xảy ra ngay điều kiện thường tạo khí nâu đỏ) (3) 4NO 2 (g) + O 2 (g) + 2H 2 O(l) → 4HNO 3 (aq) IV. Ứng dụng Tổng hợp ammonia (NH 3 ) Tạo môi trường trơ Tác nhân làm lạnh - Phần lớn nitrogen được dùng để tổng hợp NH 3 từ đó sản xuất phân đạm, nitric acid, … - Ở điều kiện thường nitrogen trơ về mặt hóa học nên thường được dùng để bảo quản thực phẩm, … - Nitrogen lỏng ở nhiệt độ thấp (-196 o C) dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác. Bình bảo quản mẫu vật bằng nitrogen lỏng
3 ammonia liên kết ba không phân cực khá trơ hợp chất sodium nitrate hoạt động hơn đơn chất sự hô hấp chất khí (a) Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại cả ở dạng (1) …………… (khí quyển trái đất) và (2) ………….. (chủ yếu trong mỏ khoáng dưới dạng (3) ………………………) (b) Phân tử nitrogen có chứa một (4) ………………….. có năng lượng liên kết lớn, phân tử nitrogen là phân tử (5) ……………………….. (c) Ở điều kiện thường, nitrogen là (6) ………………. không màu, không mùi, ít tan trong nước. Nitrogen không duy trì sự cháy và (7) ………………….. (d) Ở điều kiện thường, phân tử nitrogen (8) …………….. về mặt hóa học. Ở nhiệt độ cao, nitrogen trở nên (9) …………………. và phản ứng được với nhiều chất, vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thể hiện tính khử. (e) Nitrogen có nhiều ứng dụng trong thực tế như tổng hợp (10) ……………, bảo quản thực phẩm, bảo quản máu và các mẫu vật sinh học, … Hướng dẫn giải (1) đơn chất (2) hợp chất (3) sodium nitrate (4) liên kết ba (5) không phân cực (6) chất khí (7) sự hô hấp (8) khá trơ (9) hoạt động hơn (10) ammonia Câu 2. [CTST - SGK] Trình bày cấu tạo phân tử N 2 . Giải thích vì sao ở điều kiện thường, N 2 khá trơ về mặt hóa học Hướng dẫn giải Công thức cấu tạo của N 2 : N≡N Trong phân tử N 2 , hai nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết ba có năng lượng liên kết lớn nên ở điều kiện thường, N 2 khá trơ về mặt hóa học. Câu 3. [CTST - SGK] Dựa vào giá trị năng lượng liên kết (E b ), hãy dự đoán ở điều kiện thường, chất nào trong các chất sau đây (nitrogen, hydrogen, oxygen, chlorine) khó và dễ tham gia phản ứng hóa học nhất. Vì sao? (a) N 2 (g) → 2N(g) E b = 945 kJ/mol (b) H 2 (g) → 2H(g) E b = 432 kJ/mol (c) O 2 (g) → 2O(g) E b = 498 kJ/mol (d) Cl 2 (g) → 2Cl(g) E b = 243 kJ/mol Hướng dẫn giải
4 So sánh các giá trị E b ta có: E b (N 2 ) > E b (O 2 ) > E b (H 2 ) > E b (Cl 2 ) nên ở điều kiện thường nitrogen (N 2 ) khó tham gia phản ứng hóa học nhất vì có E b cao nhất, chlorine (Cl 2 ) dễ tham gia phản ứng hóa học nhất vì có E b thấp nhất. Lưu ý: Năng lượng liên kết (E b ) càng lớn thì liên kết càng khó bị phá vỡ trong các phản ứng hóa học nên chất càng khó tham gia phản ứng và ngược lại. Câu 4. Hãy giải thích vì sao: (a) Khí nitrogen khó hóa lỏng. (b) Khí nitrogen ít tan trong nước. (c) Thu khí nitrogen trong phòng thí nghiệm dùng phương pháp đẩy nước. (d) Bơm khí nitrogen vào gói bim bim. Hướng dẫn giải (a) Do phân tử N 2 có phân tử khối nhỏ, tương tác van der Waals nhỏ nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp khí N 2 khó hóa lỏng. (b) Do phân tử N 2 là phân tử không phân cực nên ít tan trong nước là một dung môi phân cực. (c) Vì khí N 2 ít tan trong nước nên có thể thu khí N 2 bằng phương pháp đẩy nước. (d) Khí N 2 trơ về mặt hóa học nên khi bơm khí N 2 vào gói bim bim sẽ bảo quản được bim bim lâu hơn đồng thời khí N 2 làm phồng gói bim bim để giữ được hình dạng sản phẩm không bị vỡ vụn. Câu 5. (a) Viết phương trình nhiệt hóa học giữa nitrogen với hydrogen và oxygen. (b) Xác định số oxi hóa của nitrogen trước và sau phản ứng, từ đó chỉ ra vai trò của N 2 trong các phản ứng (chất oxi hóa hay chất khử). (c) Các phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Vì sao. (d) Nêu ứng dụng của các phản ứng trên trong thực tế. (e) Tại sao trong công nghiệp không sử dụng phản ứng giữa N 2 và O 2 để tạo ra NO, một hợp chất trung gian quan trọng trong công nghiệp sản xuất nitric acid? Hướng dẫn giải (a) (1) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) = - 92 kJ (2) N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) = 180kJ (b) Trong phản ứng (1) số oxi hóa của N giảm từ 0 → -3 nên N 2 là chất oxi hóa. Trong phản ứng (2) số oxi hóa của N tăng từ 0 → + 2 nên N 2 là chất khử. (c) Phản ứng (1) tỏa nhiệt vì có < 0; phản ứng (2) thu nhiệt vì có > 0. (d) Phản ứng (1) tạo NH 3 là quá trình trung gian quan trọng để sản xuất nitric acid, phân bón, thuốc nổ, …