Tình chất vật lí của Nitơ Nitơ ở trạng thái lỏng III... Bình bảo quản nitơ lỏng Tạo môi trường chân không Sản xuất phân đạm Là nguồn dinh dưỡng chính của thực vật Ngu
Trang 1BÀI GIẢNG 2 NITƠ
Biên tập : Nguyễn Thị Thọ
I CẤU TẠO PHÂN TỬ
Cấu hình e: 7 N : 1s 2 2s 2 2p 3
Cấu tạo phân tử: N2 do 2 nguyên tử Nitơ liên kết với nhau bằng 3 liên kết khơng cực
Liên kiết ba rất bền vững nên ở nhiệt độ thường N2 rất trơ về hĩa học
7 N : 1s 2 2s 2 2p 3
II TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, khơng duy trì sự cháy, sự sống
Rất ít tan trong nước (1 lít nước chỉ tan 0,015ml N2)
Chiếm 4/5 thể tích khơng khí, nhẹ hơn khơng khí
Hĩa lỏng ở 1960C, hĩa rắn ở 2100C
Tình chất vật lí của Nitơ Nitơ ở trạng thái lỏng
III TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1 Tính oxi hĩa (Tác dụng với chất khử mạnh):
2 Mô hình phântử N
Trang 2a Với hiđro:
b Với kim loại hoạt động mạnh:
- Ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ tác dụng được với Liti (Li)
6Li N 2Li N (Liti nitrua)
- Ở nhiệt độ cao, nitơ chỉ tác dụng được với: Ca, Ma, Al, …
3Ca N Ca N (Canxi nitrua)
2 2Al N 2A Nl (Nhơm nitrua)
2 Tính khử (Tác dụng với chất oxi hĩa):
0
t
N O 2NO ; H 180kJ
2 2 2NO O 2NO
Chú ý: Các oxit khác của nitơ như: N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 khơng điều chế đƣợc trực tiếp
giữa oxi và nitơ
IV TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:
Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở hai dạng:
Dạng tự do: nitơ chiếm khoảng 80% thể tích của khơng khí Nitơ trong tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: 147 N(99,63%) và 15
7 N(0,37%) tờn tại ở trong đợng vật , thực vật và
các hợp chất chứa Nitơ
Dạng hợp chất: cĩ trong diêm tiêu (NaNO3), protein, axit nucleic, …
C Chu trình biến đởi Nitơ trong tự
nhiên
V ĐIỀU CHẾ
1 Trong cơng nghiệp:
0
2 3
200 300atm
400 550 C xt: bột Fe Al O
Trang 3Khơng khí hĩa lỏng (sau khi loại bỏ CO2 và
H2O)
Chưng phân đoạn
1960C
N2
1830C
O2
2 Trong phịng thí nghiệm:
a Nhiệt phân muối:
0 t
NH NO N 2H O(Phương pháp tinh khiết nhất)
0
350 500 C
2NH NO 2N O 4H O
0
t
(NH ) Cr O N Cr O 4H O
b Oxi hĩa NH 3 :
0 t
4NH 3O 2N 6H O
0 t
0 t
2NH 3CuO N 3Cu 3H O
0
t
c Khử oxit của nitơ:
0
350 500 C
2N O 4N O
N O H N H O
3N O 2NH 4N 3H O
2NO 2H S N 2S 2H O
d Phương pháp khác:
0 t
NH Cl NaNO N NaCl 2H O
0
t
2NH Cl 2KNO 2N O 2KCl 4H O
0 t
(75%) (15%) (10%)
(Thuốc nổ đen)
0 t
6KNO 10Fe 3N 3K O 5Fe O
0 t
2NH Cl 3CuO N 3Cu 2HCl 3H O
VI ỨNG DỤNG
Mợt sớ hình ảnh về ứng dụng của Nitơ trong cuợc sớng
Trang 4Bình bảo quản nitơ lỏng Tạo môi trường chân không
Sản xuất phân đạm Là nguồn dinh dưỡng chính của thực vật
Nguyên tố Nitơ là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật, vì vậy nên
để cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng người ta thường bón phân, đạm chứa Nitơ…
Trong công nghiệp, dùng để tổng hợp amoniac, từ đó sản xuất phân đạm, axit nitric, …
Trong luyện kim, thực phẫm, điện tử, … nitơ được dùng làm môi trường trơ
Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1 Phản ứng xảy ra đầu tiên khi quẹt que diêm vào vỏ bao diêm là:
A 4P + 3O2 -> 2P2O3 B 4P + 5O2 -> 2P2O5
C 6P + 5KClO3 -> 3P2O5 + 5KCl D 2P + 3S -> P2S3
Bài 2 Thực hiện phản ứng giữa H2 và N2 (tỉ lệ mol 4 : 1), trong bình kín có xúc tác, thu được
hỗn hợp khí có áp suất giảm 9% so với ban đầu (trong cùng điều kiện) Hiệu suất phản ứng là
A 20% B 22,5% C 25% D 27%
Hướng dẫn giải:
Lấy 1 mol hh nN2 = 0,2 mol; nH2 = 0,8 mol
N2 + 3H2 2NH3 0,2 0,8
x 3x 0,2-x 0,8-3x 2x
số mol lúc sau = (0,2-x) + (0,8-3x) + 2x = 1 - 2x (mol)
Trang 5ta có trong cùng đk, chỉ có áp suất thay đổi nên n1/n2=p1/p2
n2 = 0,91 mol
x = 0,045 mol
xét phương trình ban đầu ta lấy số mol chia hệ số thì rõ ràng 0,2/1 < 0,8/3 N2 hết
vậy .100% 0,045.100% 22,5%
x
ĐÁP ÁN B
Bài 3 Dùng dung dịch NaOH và H2SO4(đ) để tách N2 ra khỏi hỗn hợp với HCl, với Cl2 và với
H2S
Hướng dẫn làm bài:
cho cả hỗn hợp khí lội qua NaOH sẽ có các phản ứng:
NaOH+ HCl → NaCl +H2O
NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
NaOH + H2S → Na2S + H2O
sau đó cho khí còn lại lội qua H2SO4 đ, hơi H2O ở các pu trên sẽ bị H2SO4 giữ lại, vậy là thu được N2 tinh khiết
Bài 4 Đốt cháy 5 lít hỗn hợp khí gồm H2, O2, N2 Để nguội, hỗn hợp khí còn lại 3,2 lít Thêm vào đó 5 lít không khí và đốt lần nữa Để nguội, hỗn hợp khí còn lại 6,4 lít Các thể tích đo cùng điệu kiện Xác định % thể tích các khí trong hỗn hợp đầu
A 48%; 12%; 40% B 12%; 48%, 40% C 40%; 12%; 48% D.20%; 48%; 32%
Hướng dẫn giải:
Gọi x,y,z là thể tích H2, O2, N2 trong 5 lít hh
==> x + y + z = 5
thêm không khí rồi đốt cháy và để nguội thì thể tích khí giảm => trong hh sau phản ứng đầu thì hydro dư và oxy hết
H2 +1/2 O2 → H2O
=> y + 2y = 5-3,2 = 1,8 => y = 0,6
lượng hydro dư là x - 1,2 lít
Khi thêm tiếp vào đó 5 lít không khí, rồi đốt, thể tích khí chỉ giảm 3,2 + 5 - 6,4 = 1,8 lit => hydro đã hết
H2 +1/2 O2 → H2O ==> x - 1,2 + 0,5 (x - 1,2) = 1,8
==> x = 2,4 lit
==> z = 2 lit
Bài 5 trộn 30ml hỗn hợp X gồm N2 và NO với 30ml không khí được 54cm3 hỗn hợp Y Cho vào hỗn hợp Y 50 cm3 không khí được 100cm3 hỗn hợp Z tính % thể tích của N2 và NO trong hỗn hợp X (biết oxi chiếm 20% thể tích không khí)
Trang 6A 33,33%; 66,67% B 66,67%; 33,33% C 60%; 40% D 30%; 70%
Hướng dẫn làm bài:
Lần trộn đầu tiên, thể tích hh khí giảm 6cm3 do phản ứng
NO + ½ O2 → NO2
Lần trộn sau, thể tích khí cũng giảm, chứng tỏ ở lần đầu NO vẫn còn dư oxi hết, tính theo thể tích của oxi:
VO2=1/5*30 = 6ml
NO + ½ O2 → NO2
12ml 6ml
Nhưng ở lần trộn sau, nếu NO sau cùng vẫn còn dư, thì thể tích giảm tối đa sẽ bằng thể tích oxy thêm vào = 50.1/5 = 10ml Nhưng ở đây chỉ giảm 4ml => NO ở lần sau đã hết
NO + ½ O2 → NO2
x 1/2x x
ta thấy thể tích sau phản ứng giảm là 1/2x=4ml → x= 8ml
→ tổng thể tích NO: 12 8 20 % 20.100% 66, 67%
30
Tính % thể tích N2 Là phần còn lại → đáp án A
Bài 6 Cho 13,8 gam kim loại M tác dụng với khí N2, thu đk chất rắn X Cho X vào nước dư thu đk 5,6 lít hỗn hợp Y(đktc) gồm khí NH3 và H2 Tỉ khối của Y so với H2 là 4 Kim loại M là ?
Hướng dẫn làm bài
MY=8 theo quy tắc đường chéo nNH3=0,1
Giả sử kim loại hoá trị I Gọi x là mol kim loại
Áp dụng bảo toàn điện tích ta có x=6*nNH3=0,6 mol
M kl=13,8/0,6=23 đáp án là Natri
Bài 7 Cho vào bình kín 0,7 mol N2 và 1,6 mol O2 Bật tia lửa điện để các phản ứng xảy ra hoàn toàn, đưa về nhiệt độ thường, thu được hỗn hợp khí X Dẫn toàn bộ X vào nước dư, thu được 2 lít dung dịch Nồng độ mol/l của chất tan trong dung dịch là:
A.0,7 B 0,6 C 0,4 D 0,47
Hướng dẫn giải
N2+O2→2NO nNO=1,4; nO2=0,9
2NO+O2→2NO2 nNO2=1,4; nO2=0,2
4NO2+O2+2H2O→4HNO3
→nHNO3 = nNO2= 0,8 → CM = 0,4
Chọn C
Trang 7Bài 8 Hỗn hợp gồm O2 và N2 có tỉ khối hơi so với H2 là 15,5.thành phần phần trăm của N2 và
O2 lần lượt là bao nhiêu ?
A 20%; 80% B 25%; 75% C 30%; 70% D 19%; 21%
Hướng dẫn làm bài
Sử dụng sơ đồ đường chéo, tìm tỉ lệ của oxi và nitơ từ đó tính ra phần trăm theo tỉ lệ (tỉ lệ có thể
là tỉ lệ số mol, tỉ lệ thể tích)
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 11 Viết PTHH theo sơ đồ sau
a NH4NO2 N2 NO NO2 HNO3 Cu(NO3)2 CuO
b (NH4)2SO4 NH3 NH4NO3 NH3 [Cu(NH3)4] (OH)2
(chú ý sử dụng các kiến thức đã học về Nitơ để hoàn thành chuỗi phản ứng)
Bài 12 Cho hỗn hợp các khí N2, Cl2, SO2, CO2, H2 Sục từ từ hỗn hợp qua dung dịch NaOH dư thì thu được hỗn hợp khí còn lại có thành phần là:
A Cl2, H2 B Cl2, SO2
C N2, CO2 D N2, H2
Bài 13 Cặp chất khí nào không tác dụng với nhau trong mọi điều kiện ?
A H2, Cl2 B O2, H2
C H2, N2 D O2, Cl2