I.MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: Hs biết: Vị trí của nitơ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron của nitơ và cấu tạo phân tử N2. Hs hiểu: Tính chất vật lí, tính chất hóa học cơ bản của nitơ, ứng dụng và điều chế nitơ. 2. Kỹ năng: Viết cấu hình eletron, công thức cấu tạo phân tử. Dự đoán tính chất hóa học của nitơ dựa vào cấu tạo nguyên tử, phân tử. Chọn phản ứng hóa học để minh họa. Đọc, tóm tắt thông tin về tính chất vật lí, ứng dụng và điều chế nitơ. 3. Thái độ: Hs tự giác, tích cực nghiên cứu tính chất của các chất. Biết làm việc hợp tác với các hs khác để xây dựng kiến thức mới về nitơ. II. CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS: 1. Chuẩn bị của giáo viên: Máy tính, máy chiếu. Điều chế sẵn khí nitơ cho vào các ống nghiệm đậy kín nút. Hệ thống câu hỏi (phiếu học tập) 2. Chuẩn bị của học sinh: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Xem lại cấu tạo phân tử nitơ.
Trang 1I.MỤC TIÊU BÀI HỌC:
1 Kiến thức:
- Hs biết: Vị trí của nitơ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron của nitơ và cấu tạo phân tử N2
- Hs hiểu: Tính chất vật lí, tính chất hóa học cơ bản của nitơ, ứng dụng và điều chế nitơ
2 Kỹ năng:
- Viết cấu hình eletron, công thức cấu tạo phân tử
- Dự đoán tính chất hóa học của nitơ dựa vào cấu tạo nguyên tử, phân tử Chọn phản ứng hóa học để minh họa
- Đọc, tóm tắt thông tin về tính chất vật lí, ứng dụng và điều chế nitơ
3 Thái độ:
- Hs tự giác, tích cực nghiên cứu tính chất của các chất
- Biết làm việc hợp tác với các hs khác để xây dựng kiến thức mới về nitơ
II CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS:
1. Chuẩn bị của giáo viên:
- Máy tính, máy chiếu
- Điều chế sẵn khí nitơ cho vào các ống nghiệm đậy kín nút
- Hệ thống câu hỏi (phiếu học tập)
2. Chuẩn bị của học sinh:
- Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
- Xem lại cấu tạo phân tử nitơ
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
1 Ổn định tình hình lớp: Điểm danh hs trong lớp, ổn định trật tự
2 Đặt vấn đề:
- Như chúng ta đã biết, không khí bao quanh chúng ta là hỗn hợp của rất nhiều khí như Nitơ, Oxi, Đioxit Cacbon, Argon, Hidro,… Trong đó Nitơ chiếm tỉ lệ lớn nhất là 78% tiếp đến là Oxi 21% Chiếm tỉ lệ rất lớn song nó có duy trì sự sống không?! Và tính chất hóa lý của Nitơ ra sao? Hay ứng dụng cũng như điều chế Nitơ như thế nào? Để giải đáp những thắc mắc trên chúng ta hãy cùng đến với bài học ngày hôm nay BÀI NITƠ
- Tiến trình bài dạy:
Hoạt động 1: vị trí và cấu
hình electron nguyên tử:
- Gv dựa vào phiếu học tập
số 1, yêu cầu hs thảo luận sau
đó phát biểu ý kiến:
Gv quan sát, lắng nghe, đánh
giá và kết luận
Nhóm hs làm việc, thảo luận, báo cáo kết quả
Hs: Nitơ ở vị trí: ô thứ 7, chu kỳ 2, nhóm VA
(Z=7) 1s22s22p3 có 5e lớp ngoài cùng 3e ở phân lớp 2p có thể tạo 3 liên kết cộng hóa trị với các nguyên
tử khác
Hs: lên bảng viết CTCT phân tử nitơ theo quy tắc bát tử: N≡N
Có 3 liên kết cộng hóa trị không cực trong phân tử N2
Hs các nhóm khác lắng nghe và đóng góp ý kiến như nội dung sgk
I VỊ TRÍ, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ CẤU TẠO PHÂN
TỬ NITƠ:
- Vị trí Nitơ: ô thứ 7, chu kỳ 2, nhóm VA
- Cấu hình e: 1s22s22p3
- Nitơ có 5 electron lớp ngoài cùng, 3 electron độc thân
- Cấu tạo phân tử nitơ:
CTPT: N2
Công thức electron: :NN:
CTCT: N≡N Liên kết trong phân tử nitơ là liên kết 3, thuộc loại liên kết cộng hóa trị không cực
Hoạt động 2: tính chất vật lí:
- Gv phát phiếu học tập số 2
cho hs quan sát bình chứa khí
nitơ và kết hợp sgk nhận xét
- Hs nêu các tính chất vật lí của nitơ dựa vào bình mẫu chứa khí nitơ và các kiến thức sgk
II TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Ở điều kiện thường:
- Là chất khí không màu, không mùi, không vị
Trang 2về màu sắc, mùi vị, tỉ khối so
với không khí, nhiệt độ hóa
lỏng, hóa rắn, tính tan trong
nước, khả năng duy trì sự
cháy, sự hô hấp của khí nitơ
Gv: Có độc không? Thể tích
nitơ thường chiếm bao nhiêu
trong không khí?
Gv thông tin thêm về thí
nghiệm “say nitơ” và tác hại
của nitơ trong việc lặn sâu
Hs: Khí N2 không độc, chiếm 4/5 thể tích kk
- = 28/29 hơi nhẹ hơn kk
- Hóa lỏng ở -196oC, hóa rắn ở -210oC
- Rất ít tan trong nước
- Không duy trì sự cháy và sự sống
Hoạt động 3: tính chất hóa
học:
Gv phát phiếu học tập số 3
cho các nhóm thảo luận:
Gv bổ sung: ở nhiệt độ cao,
đặc biệt có xúc tác, nitơ trở
nên hoạt động hơn và có thể
td nhiều chất
Gv đặt vấn đề: hãy cho biết
số oxi hóa của nitơ trong các
chất sau: NH3, Mg3N2, N2,
N2O, NO, NF3, NO2, HNO3?
-Dựa vào số oxi hóa đơn chất
nitơ hãy dự đoán tính chất
hóa học của đơn chất nitơ?
GV dẫn dắt: vậy tính chất
của nitơ thể hiện trong các
phản ứng như thế nào chúng
ta cùng tìm hiểu:
Các nhóm thảo luận và giải đáp
Hs: do 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 1liên kết ba không phân cực nên rất bền, năng lượng liên kết lớn, vì thế nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường
Hs xác định số oxi hóa của nitơ
Hs: khi tham gia phản ứng oxi hóa khử, số oxi hóa của nitơ trong phân
tử N2 tăng lên hoặc giảm xuống vì thế N2 thể hiện tính khử hoặc thể hiện tính oxi hóa
III TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
- Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học Còn ở nhiệt độ cao, đặc biệt có xúc tác, nitơ trở nên hoạt động hơn và
có thể tác dụng nhiều chất
- Tùy thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa, nitơ có thể thể hiện tính khử hay tính oxi hóa.(nhấn mạnh: chủ yếu là tính oxi hóa)
Hoạt động 4: Tính oxi hóa:
Gv: Yêu cầu hs kể tên 1 số
kim loại hoạt động mạnh mà
hs biết? Yêu cầu hs viết
PTPƯ của nitơ với Li, Mg
Ghi rõ điều kiện Gọi tên sản
phẩm
Hs: kim loại mạnh như Li, Na, K,
Mg, Ba…
Hs viết PTPƯ lên bảng 3Mg + N2 Mg3N2
Magie nitrua
6Li +N2 2Li3N Liti nitrua
1. Tính oxi hóa:
a Tác dụng với kim loại mạnh (Li,
Na, K, Mg, Ba…)
Ví dụ:
3Mg + N2 Mg3N2
Magie nitrua
Trang 3Gv: Cho hs xác định số oxi
hóa của nitơ trước và sau
phản ứng và vai trò của chất
tham gia phản ứng Giải
thích?
Gv lưu ý hs: Li tác dụng với
N2 ở nhiệt độ thường
Gv: Yêu cầu hs viết PTPƯ
với hidro, xác định số oxi
hóa của nitơ trước và sau
phản ứng và vai trò của chất
tham gia phản ứng
Gv: yêu cầu hs kết luận tính
chất hóa học N2 khi tác dụng
với kim loại và hidro
Gv thông tin thêm: Đặc điểm
của PƯ N2 với H2 là thuận
nghịch Điều kiện PƯ là to, p,
xt
Gv dẫn dắt: Cha ông ta ngày
xưa có câu
“Lúa chiêm lất ló đầu bờ
Hễ nghe tiếng sấm phất cờ
mà lên”
Câu ca dao trên thể hiện kinh
nghiệm của người xưa trong
việc đồng áng tuy nhiên nó
lại được giải thích theo hóa
học một cách rất đơn giản
Chúng ta sẽ tìm lời giải thích
đó trong phần tiếp theo
Hs: Trong 2 phản ứng trên, N2 thể hiện tính oxi hóa Do số oxi hóa của nitơ giảm từ 0 –3
Mg và Li thể hiện tính Khử
Hs viết PTPƯ lên bảng
N2 + 3H2 2NH3
Hs: vậy khi tham gia phản ứng với kim loại mạnh, hoặc với hidro, N2
thể hiện tính oxi hóa (do có số oxi hóa giảm từ 0 –3)
6Li +N2 2Li3N Liti nitrua
b Tác dụng với hidro:
N2 + 3H2 2NH3
Trang 4Hoạt động 5: tính khử:
Gv: Yêu cầu học sinh chú ý
hình … trong SGK trang …
Quá trình trên thu được sản
phẩm gì? Viết PTPƯ?
Gv: Yêu cầu hs xác định số
oxi hóa các nguyên tố trước
và sau phản ứng và nêu vai
trò của nitơ
Gv bổ sung: đây là phản ứng
thuận nghịch Và khí NO
sinh ra kết hợp dễ dàng với
O2 trong không khí tạo thành
NO2 (màu nâu đỏ)
Gv: có 1 số oxit khác của
nitơ như: N2O, N2O3, N2O5
chúng không điều chế trực
tiếp từ nitơ và oxi
Gv: giải thích câu ca dao
Gv: cho hs kết luận tính chất
hóa học N2
Gv củng cố: phát phiếu học
tập số 4
Gv dẫn dắt: vậy dựa vào
những tính chất trên chúng ta
xem nitơ có những ứng dụng
như thế nào?
Hs: quan sát hình vẽ Qúa trình trên tạo ra khí Nitơ monooxit
N2 + O2 2NO
Hs: Trước phản ứng, số oxi hóa của
N và O đều là 0 Sau phản ứng, số oxi hóa của O là –2, của N là +2
N2 tác dụng với O2 thể hiện tính khử do có số oxh tăng từ 0 +2
Hs: N2 thể hiện tính khử khi tác dụng 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)
Hs: 1C (H2, Na, O2, Mg.) 2D (N2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh và hiđro, thể hiện tính khử khi tác dụng với O2)
2. Tính khử:
Tác dụng với oxi:
N2 + O2 2NO
NO kết hợp dễ dàng với oxi:
2NO + O2 2NO2 (nâu đỏ)
Chú ý: 1 số oxit khác của nitơ như: N2O,
N2O3, N2O5 chúng không điều chế trực tiếp từ nitơ và oxi
*Kết luận: N2 thể hiện tính khử khi tác dụng 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)
Hoạt động 6: Ứng dụng:
Gv: dựa vào kiến thức thực
tế, tính chất đã học trên và tư
liệu sgk cho biết ứng dụng
quan trọng của nitơ?
Hs: Nêu các ứng dụng của nitơ: là thành phần dinh dưỡng chính của thực vật, tổng hợp NH3, sản xuất HNO3, phân đạm…
Trong công nghiệp luyện kim, thực phẩm, điện tử…tạo môi trường trơ, nitơ lỏng còn ứng dụng trong bảo
IV ỨNG DỤNG
Nitơ à thành phần cấu tạo nên protêin, thành phần dinh dưỡng chính của thực vật (phải là cơ thể sống mới đúng chứ)
- Công nghiệp:
* Tổng hợp NH3, sản xuất HNO3, phân đạm…
Trang 5Gv bổ sung: Nguyên tố N là
thành phần của protein Khí
N2 có to sôi thấp nên dùng
làm lạnh trong công nghiệp
và trong phòng thí nghiệm
Dựa vào tính trơ của nitơ mà
bảo quản tranh vẽ trong viện
bảo tàng (chứa đầy khí nitơ
trong ống của cuộn tranh
tránh bị các phân tử khác oxi
hóa hư màu vẽ) N2 còn được
bơm vào bóng đèn điện để
giảm sự bốc hơi kim loại trên
bề mặt dây tóc, hay bơm nitơ
vào phổi bệnh nhân lao để ép
lá phổi cho nó nghỉ ngơi…
quản máu và các vật mẫu sinh học khác… * Môi trường trơ trong luyện kim, thựcphẩm, điện tử…
- Y tế: N2 lỏng: bảo quản mẫu máu, các mẫu vật sinh học khác…
Hoạt động 7: Trạng thái tự
nhiên và điều chế:
Gv: Trong tự nhiên nitơ ở
đâu và các dạng tồn tại nó là
gì?
Gv: Người ta điều chế nitơ
bằng cách nào?
Gv: Dùng hình ảnh để giảng
giải phương pháp, nguyên tắc
cho hs hiểu phương pháp
tách nitơ trong công nghiệp
Gv: Dựa vào tính chất nào
mà người ta sản xuất nitơ
bằng phương pháp chưng cất
phân đoạn
Gv trình bày cách điều chế
nitơ trong phòng thí nghiệm
Hs: Nitơ tồn tại ở 2 dạng:
Dạng tự do, nitơ có nhiều trong không khí (chiếm gần 4/5 thể tích không khí)
Dạng hợp chất, nitơ có trong diêm tiêu natri (NaNO3)
Hs: kết hợp sgk trả lời
Hs: dựa vào tính chất vật lí của nitơ Nitơ sôi ở – 196oC
V Trạng thái tự nhiên:
SGK
VI Điều chế:
a Trong công nghiệp:
chưng cất phân đoạn không khí lỏng
b Trong phòng thí nghiệm:
NH4 NO2 N2 + 2H2O
NH4Cl + NaNO2 NaCl + N2 + 2H2O
Hoạt động 7: Củng cố
Gv yêu cầu học sinh nắm
vững các ý sau:
- Tính chất vật lý của N2
- N2 thể hiện tính oxi hóa
hoặc tính khử nhưng tính oxi
hóa là tính chất chủ yếu
- Phương pháp điều chế N2
Trang 6trong công nghiệp và trong
phòng thí nghiệm
Gv phát phiếu học tập số 5
Gv cho bài tập về nhà
Hs: 1C; 2C; 3A; 4B; 5A; 6C
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
- Dựa vào bảng tuần hoàn cho biết nitơ ở vị trí nào?
- Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử N, từ đó nhận xét về số e lớp ngoài cùng (số electron độc thân)
- Viết CT electron, CT cấu tạo của phân tử N2 (theo quy tắc bát tử)
- Nhận xét đặc điểm liên kết giữa 2 nguyên tử nitơ như thế nào?
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
- Em hãy cho biết trạng thái, màu sắc, mùi, vị, tính tan trong nước của nitơ?
- Tính tỷ khối ? Từ đó cho biết N2 nặng hay nhẹ hơn không khí?
- N2 có duy trì sự cháy và sự sống không?
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3
- Nitơ là phi kim khá hoạt động (độ âm điện = 3) tuy nhiên ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hoá học dựa vào CTCT của N2 hãy giải thích tại sao?
- Em có nhận xét gì về độ âm điện của nitơ (so với ôxi, flo) từ đó dự đoán khả năng hoạt động hoá học của nitơ
- Bằng các phản ứng hoá học (với H2, KL, O2…) em hãy chứng minh Nitơ có tính ôxi hoá và tính khử Nhận xét về sự thay đổi số ôxh của nitơ trong các phản ứng đó
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4
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
2. Trong các phát biểu sau phát biểu nào 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
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5 Trắc nghiệm: khoanh tròn vào 1 phương án trả lời đúng:
1 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
2 Số oxi hoá của N trong N2, , HNO3, lần lượt là:
A 0, –3, +5, +4 B 0, –4, +5, +4 C 0, –3, +5, +3 D 0, –4, +5, +3
Trang 73 Chọn câu đúng.
(I) Nitơ là chất trơ ở nhiệt độ thường vì trong phân tử khí nitơ có liên kết ba bền
(II) Nitơ duy trì sự cháy và sự hô hấp
(III) Nitơ tan nhiều trong nước
(IV) Nitơ có độ âm điện nhỏ hơn oxi
A (I); (IV) B (II); (III) C (I); (III) D (I); (II)
4 Hợp chất nào sau đây không được điều chế trực tiếp từ các đơn chất
A N2O B NO2 C Mg3N2 D NH3
5 Trong phòng thí nghiệm N2 tinh khiết được điều chế từ:
A Không khí
B NH4NO2
C NH3 và O2
D Tất cả đều đúng
6 Trong Công nghiệp, N2 được điều chế bằng cách:
A Dùng than nóng đỏ tác dụng với oxi không khí
B Dùng Cu để oxi hóa hết oxi không khí ở nhiệt độ cao
C Hóa lỏng không khí rồi chưng cất phân đoạn
D Dùng H2 tác dụng hết với oxi ở nhiệt độ cao rồi hạ nhiệt độ để nước ngưng tụ