BÀI 4. ĐƠN CHẤT NITROGEN

Bài 1: Vì sao người ta phải bơm khí nitrogen vào các khoang chứa của tàu chở dầu sau khi chuyển dầu ra khỏi khoang?

Đáp án:

Vì tính kém hoạt động hóa học (tính trơ), nitrogen không oxi hóa các chất khác ở nhiệt độ thường (trừ lithium), nhờ đó người ta thường dùng khí nitrogen để làm giảm nồng độ oxygen khi rút dầu ra khỏi khoang chứa - giảm nguy cơ cháy nổ.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN

Bài 1: Hãy nêu quan điểm của em về phát biểu "Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống".

Đáp án:

Nguyên tố nitrogen có trong cơ thể của mọi sinh vật chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu cơ như amino acid, nucleic acid, protein, chlorophyll (chất diệp lục),... Các hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong những quá trình sinh hoá của sinh vật.

=> Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống.

II. ĐƠN CHẤT NITROGEN

Bài 1: Cho biết năng lượng liên kết của phân tử fluorine...

Đáp án:

1. a) Sự khác biệt giá trị năng lượng liên kết là liên kết giữa phân tử fluorine là liên kết đơn, còn nitrogen là liên kết ba.
2. b) Fluorine hoạt động hóa học mạnh hơn, vì năng lượng liên kết của nitrogen > fluorine (946 > 159) nên liên kết phân tử nitrogen khó phá vỡ - hoạt động kém.

Bài 2: Dựa vào giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng...

Đáp án:

Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen có enthalpy nhỏ hơn giữa nitrogen với oxygen (-91,8 kJ < 182,6 kJ) => phản ứng giữa nitrogen với hydrogen thuận lợi hơn.

Bài 3: Sử dụng kiến thức hoá học để giải thích câu ca dao sau...

Đáp án:

Khi có sấm sét, nitrogen và oxygen trong không khí phản ứng với nhau tạo thành nitrogen monoxide (NO):

Sau đó, nitrogen monoxide nhanh chóng bị oxi hoá bởi oxygen trong khí quyển tạo thành nitrogen dioxide (NO₂):

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g)

Tiếp theo là quá trình nitrogen dioxide chuyển thành acid trong nước mưa, theo phản ứng:

4NO₂(g) + 2H₂O(l) + O₂(g) → 4HNO₃(aq)

Nước mưa với nồng độ acid phù hợp sẽ cung cấp đạm cho đất ở dạng ion nitrate cần thiết cho cây trồng.

BÀI TẬP CUỐI SGK

Bài 1: Dựa vào các giá trị năng lượng liên kết...

Đáp án:

Dự đoán ở nhiệt độ thường thì chlorine dễ phản ứng với hydrogen hơn. Do liên kết ba giữa hai nguyên tử N trong phân tử nitrogen có năng lượng liên kết rất lớn (946 kJ mol^-1) nên rất khó bị phá vỡ.

Bài 2: Viết phương trình hoá học của phản ứng giữa...

Đáp án: Phản ứng của nitrogen với hydrogen:

Trong thực tế, phản ứng này được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất NH₃ – nguyên liệu để sản xuất phân bón, nitric acid …

- Phản ứng của nitrogen với oxygen:

Trong khí quyển, phản ứng này chính là sự khởi đầu cho quá trình tạo thành ion nitrate, được coi là một nguồn cung cấp đạm tự nhiên cho đất.

Bài 3: Trong công nghiệp, ammonia được sản xuất dựa vào phản ứng...

Đáp án:

3. a) Do phản ứng thuận nghịch nên khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì trong thiết bị sẽ có các khí: N₂, H₂và NH₃.
4. b) Nhiệt độ hoá lỏng của N₂, H₂và NH₃lần lượt là: -196 ^oC, - 252,87 ^oC, -33 ^o

Do đó, nếu giữ nguyên áp suất và làm lạnh thiết bị thì khí NH₃ sẽ hóa lỏng đầu tiên