CHƯƠNG 2. NITROGEN - SULFUR

BÀI 4: NITROGEN

(17 câu)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Trình bày cấu tạo của phân tử N₂?

Trả lời:

- Cấu hình electron của nitrogen: 1s²2s²2p³

Công thức cấu tạo của nitrogen: N  N

Giữa hai nguyên tử trong phân tử N₂ hình thành một liên kết ba bền vững. Mỗi nguyên tử nỉtrogen trong phân tử N₂ có 8e lớp ngoài cùng, trong đó có ba cặp e dùng chung và 1 cặp e dùng riêng đã ghép đôi

Câu 2: Vì sao ở điều kiện thường nitrogen là một chất trơ? Ở điều kiện nào nitrogen trở nên hoạt động hơn?

Trả lời:

- Ở điều kiện thường nitrogen là chất trơ vì có liên kết ba bền vững giữa hai nguyên tử, liên kết này chỉ bị phân hủy rõ rệt thành hai nguyên tử ở nhiệt độ 3 000 ^oC

- Ở nhiệt độ cao nitrogen trở nên hoạt động vì phân tử N₂ phân hủy thành nguyên tử nitrogen có 5e lớp ngoài cùng và có độ âm điện tương đối lớn (3,04) nên trở nên hoạt động.

Câu 3: Nguyên tố nitrogen có số oxi hóa là bao nhiêu trong các hợp chất sau: NO, NO₂, NH₃, NH₄Cl, N₂O, N₂O₃, N₂O₅, Mg₃N₂?

Trả lời:

Trong các hợp chất trên, số oxi hóa của nitrogen lần lượt là + 2, + 4, - 3, - 3, +1, + 3, + 5, - 3

Câu 4: Tìm các tính chất không thuộc về khí nitrogen trong các tính chất dưới đây:

(1) Nặng hơn oxygen

(2) Chất khí không màu

(3) Nặng hơn không khí

(4) Tan nhiều trong nước

(5) Chất khí không vị

(6) Kém bền, dễ bị phân hủy hành nitrogen nguyên tử

Trả lời

Các tính chất không thuộc về khí nitrogen trong các tính chất trên là: (3), (4), (6)

Câu 5: Viết phương trình hóa học N₂ tác dụng với H₂ và O₂. Trong các phản ứng này, nitrogen thể hiện tính oxi hóa hay tính khử?

Trả lời:

- Nitrogen thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với hydrogen:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

- Nitrogen thể hiện tính khử khi tác dụng với oxygen:

N₂(g) + 3O₂(g)  2NO(g)

2. THÔNG HIỂU (7 câu)

Câu 1: N₂ tác dụng được với các chất nào trong số các chất sau (ở điều kiện thích hợp): H₂; O₂; Cl₂; Mg; Li; CuO? Viết các PTHH (nếu có).

Trả lời:

N₂ tác dụng được với các chất H₂; O₂; Mg; Li

Các PTHH:

N₂ + 3H₂  2NH₃

N₂ + O₂  2NO

N₂ + 3Mg  Mg₃N₂

N₂ + 6Li  2Li₃N

Câu 2: Sắp xếp các chất NO₂, N₂O, HNO₃, NH₄Cl, N₂O₃ theo thứ tự nitrogen có số oxi hóa tăng dần?

Trả lời:

Sắp xếp các chất trên theo thứ tự nitrogen có số oxi hóa tăng dần là:

NH₄Cl, N₂O, N₂O₃, NO₂, HNO₃

Câu 3: Chỉ ra chất khử, chất oxi hóa trong phản ứng điều chế nitrogen:

NH₄NO₂  N₂ + 2H₂O

Trong phản ứng này, số oxi hóa của nitrogen thay đổi như thế nào?

Trả lời:

+ Nguyên tử N trong ion N  đóng vai trò chất khử.

+ Nguyên tử N trong ion N  đóng vai trò chất oxi hóa.

+ Trong phản ứng này, số oxi hóa – 3 của nitrogen trong N  và số oxi hóa + 3 của nitrogen trong N  đều chuyển thành số oxi hóa 0 (trong N₂).

Câu 4: Trong phòng thứ nghiệm, người ta điều chế N₂ bằng phản ứng:

NH₄Cl + NaNO₂  N₂ + NaCl + 2H₂O

Tính khối lượng NaNO₂ cần dùng để thu được 6,72 lít N₂ (đktc).

Trả lời:

   mol

Ta có:

NH₄Cl + NaNO₂  N₂ + NaCl + 2H₂O

                                                 0,3 mol         0,3 mol

   = 0,3.69 = 20,7 gam

Câu 5: Cho 10 lít khí N₂ tác dụng với H₂ dư với hiệu suất 60% (biết các khí đo cùng điều kiện). Tính thể tích khí NH₃ thu được.

Trả lời:

Ta có: lít

PTHH: N₂ + 3H₂  2NH₃

Câu 6: Người ta điều chế khí N₂ từ phản ứng nhiệt phân muối ammonium nitrite theo phương trình:

NH₄NO₂  N₂ + 2H₂O

Biết khi nhiệt phân 32 gam muối thu được 10 gam chất rắn. Tính hiệu suất của phản ứng.

Trả lời:

NH₄NO₂  N₂ + 2H₂O

m_{chất rắn gỉam} = m_{muối phản ứng} = 32 – 10 = 22 gam

Câu 7: Cho cân bằng hóa học:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g); H = - 92 kJ

(1) Thêm khí N₂

(2) Hóa lỏng ammonia để tách ammonia ra khỏi hỗn hợp phản ứng

(3) Tăng áp suất của hệ phản ứng

(4) Giảm thể tích của hệ phản ứng

Hỏi các cách thực hiện nào giúp cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận?

Trả lời:

(1) Thêm N₂ à Cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều giảm lượng N₂ à chiều thuận

(2) Tách NH₃ ra khỏi hỗn hợp à Cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng lượng NH₃ à chiều thuận

(3) Tăng áp suất à Cân bằng chuyển dịch theo chiều giảm áp suất của hệ (tức giảm số mol khí) à chiều thuận

(4) Giảm thể tích của hệ à Cân bằng chuyển dịch theo chiều tăng thể tích của hệ (tức tăng số mol khí) à chiều nghịch

3. VẬN DỤNG (3 câu)

Câu 1: Cần bao nhiêu khí nitrogen và khí hydrogen để điều chế được 67,2 lít khí ammonia? Biết rằng thể tích của các khí đều được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất của phản ứng là 25%?

Trả lời:

Ta thấy tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol:

 N₂   +    3H₂       2NH₃

.67,2     .67,2       67,2 (lít)

Tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ thể tích. Theo phương trình:

Câu 2: Cho hỗn hợp các chất khí sau: N₂, CO₂, SO₂, Cl₂, HCl. Làm thế nào để thu dược nitrogen tinh khiết từ hỗn hợp khí trên? Giải thích cách làm và viết PTHH (nếu có)

Trả lời:

Cho hỗn hợp các chất khí đi từ từ qua dung dịch NaOH lấy dư. Các khí CO₂, SO₂, Cl₂, HCl phản ứng với NaOH, tạo thành các muối tan trong dung dịch. Khí nitrogen không phản ứng với NaOH sẽ thoát ra ngoài. Cho khí nitrogen có lẫn một ít hơi nước đi qua dung dịch H₂SO₄ đậm đặc, hơi nước sẽ bị H₂SO₄ hấp thụ, ta thu được khí nitrogen tinh khiết.

Các PTHH:

CO₂ + 2NaOH  Na₂CO₃ + H₂O

SO₂ + 2NaOH  Na₂SO₃ + H₂O

Cl₂ + 2NaOH  NaCl + NaClO + H₂O

HCl + NaOH  NaCl + H₂O

Câu 3: Cho 2,64 gam kim loại tác dụng với N₂ tạo nên 2,92 gam nitrite. Tìm công thức của nitrite đó

Trả lời:

 = 2,92 – 2,64 = 0,28 gam  = 0,01 mol

          6M     +     xN₂          2M₃N_x

                                            (1)  0,01 (mol)

Ta có: n_M =  mol (2)

Từ (1) và (2)  M_M = 44.x

Ta thấy x = 2, M_M = 88 thì M là Sr thỏa mãn

Vậy công thức của muối nitrite là Sr₃N₂

4. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Hỗn hợp A gồm N₂ và H₂ theo tỷ lệ thể tích 1:3, tạo phản ứng giữa N₂ và H₂ sinh ra NH₃. Sau phản ứng được hỗn hợp khí B có tỉ khối so với A là . Hiệu suất phản ứng là

Trả lời:

Coi hỗn hợp có 1 mol N₂ và 3 mol H₂

 = n_A = 1 + 3 = 4 (mol)

Gọi số mol N₂ phản ứng là x

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

                                Bđ      1            3

                                Pư       x à      3x                 2x

                                [ ]      1 – x      3 – 3x            2x

 = n_B = 1 – x + 3 – 3x + 2x = 4 – 2x (mol)

Ta có:    

Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì N₂ và H₂ phản ứng vừa đủ với nhau

H% =

Câu 2: Nung nóng 4,8 gam Mg trong bình phản ứng chứa 1 mol khí N₂. Sau một thời gian, đưa bình về nhiệt độ ban đầu, thấy áp suất khí trong bình giảm 5% so với áp suất ban đầu. Tính thành phần phần trăm Mg đã phản ứng.

Trả lời:

Trong bình phản ứng cùng thể tích, nhiệt độ nên áp suất tỉ lệ với số mol. Áp suất bình giảm 5% so với ban đầu

 = 5% ban đầu = 0,05 mol

3Mg + N₂  Mg₃N₂

                                                  0,15    0,05

%m_{Mg pư} =