Hướng dẫn giải nhanh hoá học 11 KNTT bài 4: Nitrogen

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Hoạt động trang 29 sgk hóa học 11 kntt

Nêu ứng dụng thực tiễn của khí nitrogen và diêm tiêu Chile mà em biết

Hướng dẫn trả lời:

Nitrogen (N₂):

- Nguyên liệu tổng hợp ammonia

- Nitrogen lỏng dùng bảo quản mẫu vật phẩm

- Chất làm căng bao bì thực phẩm, bảo quản hương vị

- Thành phần khí đẩy trong chất chữa cháy dạng bọt

Diêm tiêu Chile (NaNO₃)

- Nguyên liệu sản xuất HNO₃ trong quá khứ

-  làm phân đạm

II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ

Hoạt động trang 30 sgk hóa học 11 kntt

1. Sắp xếp các hợp chất sau vào vị trí tương ứng trong trục biểu diễn số oxi hóa của nitrogen: NO, N₂O, NH₃, HNO₂, HNO₃, NH₄Cl, KNO₂, NaNO₃

2. Dựa vào trục biểu diễn số oxi hóa của nitrogen để giải thích nitrogen có cả tính oxi hóa và tính khử. Viết một quá trình khử để minh họa

Hướng dẫn trả lời:

Trong đơn chất, nitrogen có số oxi hóa bằng 0, là số oxi hóa trung gian nên vừa có khả năng nhận electron để giảm số oxi hóa, vừa có khả năng nhường electron để tăng số oxi hóa

Ví dụ:

Hoạt động trang 30 sgk hóa học 11 kntt

1. Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của phân tử nitrogen

2. Từ cấu tạo phân tử, hãy cho biết tại sao phân tử N₂ có năng lượng liên kết lớn. Dự đoán về khả năng hoạt động hóa học của nitrogen ở nhiệt độ thường

Hướng dẫn trả lời:

1. Công thức Lewis của phân tử nitrogen:               :N ≡ N:

Nếu coi hai nguyên tử nitrogen không ở trạng thái lai hóa sp:

- 1 liên kết σ tạo thành nhờ sự xen phủ dọc theo trục liên kết của cặp orbital 2p_z–2p_z 

- 2 liên kết $\pi$ tạo thành nhờ sự xen phủ bên của các cặp orbital 2p_x–2p_x và  2p_y –2p_y 

2. Phân tử nitrogen có liên kết ba bền vững, khó bị phá vỡ để tạo liên kết mới

III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Câu hỏi 1 trang 30 sgk hóa học 11 kntt

Dựa vào tương tác van der Waals, hãy giải thích tại sao đơn chất N₂ khó hóa lỏng và ít tan trong nước.

Hướng dẫn trả lời:

 - Phân tử nitrogen nhẹ và không phân cực, tương tác van der Waals giữa các phân tử nitrogen rất yếu nên khó hóa lỏng

 - Tương tác van der Waals giữa các phân tử nitrogen với nước rất yếu

IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Câu hỏi 2 trang 30 sgk hóa học 11 kntt

Trong phương trình hóa học của phản ứng tổng hợp ammonia, hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa và vai trò của nitrogen.

Hướng dẫn trả lời:

Các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa:

Nguyên tử nitrogen nhận 3 electron, số oxi hóa giảm từ 0 xuống -3, đóng vai trò chất oxi hóa.

Câu hỏi 3 trang 31 sgk hóa học 11 kntt

Trong phương trình hóa học của phản ứng giữa nitrogen với oxygen:

a) Hãy xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa.

b) Tại sao thực tế không sử dụng phản ứng này để tạo ra NO, một hợp chất trung gian quan trọng trong công nghiệp sản xuất nitric acid ?

Hướng dẫn trả lời:

a) Các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa:

b) Phản ứng cần tiến hành ở nhiệt độ rất cao và có hiệu suất rất thấp

Câu hỏi 4 trang 31 sgk hóa học 11 kntt

Viết các phương trình hóa học minh họa quá trình hình thành đạm nitrat trong tự nhiên xuất phát từ nitrogen.

Hướng dẫn trả lời:

Sơ đồ quá trình hình thành đạm nitrate trong tự nhiên xuất phát từ nitrogen:

                                  N₂ + O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2NO    

                                  2NO + O₂ → 2NO₂

                                  4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

                                  HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

V. ỨNG DỤNG

Hoạt động trang 32 sgk hóa học 11 kntt

Sưu tầm một số hình ảnh để báo cáo, thuyết trình về ứng dụng của nitrogen trong thực tiễn. Sử dụng các tính chất vật lí và hóa học để giải thích cơ sở khoa học của các ứng dụng này.

Hướng dẫn trả lời:

- Nitrogen có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống

- Ứng dụng quan trọng nhất là để tổng hợp ammonia, mắt xích trung gian để sản xuất nitric acid, muối nitrate và nhiều hợp chất khác

- Trong nghiên cứu,  tạo bầu khí quyển trơ do phân tử nitrogen rất bền nhiệt

- Trong y học, tạo môi trường lạnh sâu để bảo quản mẫu vật phẩm. Nitrogen lỏng  đóng băng mô ngay khi tiếp xúc nên được dùng điều trị mụn cóc và một số bệnh ngoài da

- Trong công nghiệp thực phẩm, biến thành thể khí làm căng vỏ bao bì, vừa bảo vệ thực phẩm khi có va chạm, vừa bảo quản hương vị thực phẩm. 

Câu hỏi 5 trang 32 sgk hóa học 11 kntt

a) Tại sao nitrogen lỏng được dùng để bảo quản mẫu vật phẩm trong y học?

b) Tại sao dùng khí nitrogen để làm căng vỏ bao bì thực phẩm mà không dùng không khí?

Hướng dẫn trả lời:

a) Nitrogen lỏng có độ lạnh sâu, được dùng bảo quản mẫu vật phẩm

b) Nitrogen bền nhiệt, có tính trơ nên bảo quản được hương vị thực phẩm.