Giáo án điện tử Hoá học 11 cánh diều Bài 4: Đơn chất nitrogen

NHIỆT LIỆT CHÀO ĐÓN CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Vì sao người ta phải bơm khí nitrogen vào các khoảng chứa của tài chở dầu khi chuyển dầu ra khỏi khoang?

CHỦ ĐỀ 2: NITROGEN VÀ SULFUR

BÀI 4: ĐƠN CHẤT NITROGEN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen

Đơn chất nitrogen

1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN

Hoạt động nhóm, trả lời câu hỏi 1 (SGK tr.26):

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

Trong tự nhiên, nitrogen thường tồn tại ở dạng nào? Lấy ví dụ minh họa.

• Phát biểu “Nitrogen là nguyên tố đặc trưng cho sự sống” là một phát biểu đúng.
• Nguyên tố nitrogen có trong cơ thể của mọi loại sinh vật chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu cơ: amino acid, nucleic acid, protein, chlorophyll (chất diệp lục),…
• Các hợp chất này đóng vai trò quan trọng cho những quá trình sinh hoá của sinh vật.

KẾT LUẬN

Kí hiệu hóa học: N

Số hiệu nguyên tử: 7

Độ âm điện: 3,04

Trong tự nhiên: tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất

Trong khí quyển: tồn tại chủ yếu ở dạng đơn chất, N₂, chiếm khoảng 78% thể tích không khí

Trong đất và nước: tồn tại chủ yếu dưới dạng ion nitrate (NO₃^-), nitrite (NO₂^-) và ammonium (NH₄⁺)

Trong cơ thể sinh vật: chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu cơ: amino acid, nucleic acid, protein, chất diệp lục,…

1. ĐƠN CHẤT NITROGEN
2. Đặc điểm liên kết

Phân tử N₂ có liên kết ba giữa hai nguyên tử nitrogen, cả hai nguyên tử này đều thỏa mãn quy tắc octet với công thức Lewis.

Công thức Lewis của phân tử nitrogen

Thảo luận, trả lời các câu hỏi sau:

Câu 1. Tính trơ của đơn chất nitrogen là gì? Vì sao dựa vào đặc điểm liên kết và năng lượng liên kết sẽ giải thích được tính trơ của đơn chất nitrogen?

Câu 2. Vì sao đơn chất nitrogen hoạt động (không trơ) ở nhiệt độ cao, áp suất cao? Cho ví dụ minh họa (điều kiện phản ứng, chất phản ứng và sản phẩm).

2. Tính chất cơ bản
3. a) Tính kém hoạt động hóa học (tính trơ) ở nhiệt độ thấp

Liên kết ba giữa hai nguyên tử N trong phân tử nitrogen có năng lượng liên kết rất lớn (946 kJ mol^-1)

® Rất khó bị phá vỡ

Ở nhiệt độ và áp suất thường: nitrogen rất khó tham gia các phản ứng hóa học

® Tính kém hoạt động hóa học hay tính trơ

1. b) Tính hoạt động hóa học ở nhiệt độ cao

• Phản ứng nitrogen và hydrogen diễn ra thuận nghịch, được thực hiện ở điều kiện nhiệt độ và áp suất khá cao cùng với chất xúc tác là bột sắt:
• Nitrogen phản ứng với oxygen ở nhiệt độ rất cao, khoảng 3000⁰C, tạo ra nitrogen monoxide (NO).

Trong khí quyển, phản ứng này chính là sự khởi đầu cho quá trình tạo thanh ion nitrate (NO₃^-) – một nguồn cung cấp đạm cho đất.

Dựa vào giá trị biến thiên enthaalpy chuẩn của phản ứng, hãy cho biết phản ứng giữa nitrogen với hydrogen hay giữa nitrogen với oxygen diễn ra thuận lợi hơn.

Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen: phản ứng toả nhiệt

Phản ứng giữa nitrogen với oxygen: phản ứng thu nhiệt

> Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen diễn ra thuận lợi hơn

Hãy giải thích quá trình nitrogen trong không khí biến thành ion nitrate trong nước mưa để cung cấp một phần đạm cho đất và cây trồng.

Quá trình nitrogen trong không khí ® ion nitrate trong nước mưa

Nitrogen monoxide được tạo thành từ nitrogen và oxygen khi có sấm sét:

Quá trình nitrogen dioxide chuyển thành acid trong nước mưa:

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

Nghiên cứu SGK và trả lời các câu hỏi:

Câu 1. Sưu tầm một số hình ảnh để báo cáo, thuyết trình về ít nhất hai ứng dụng của đơn chất nitrogen trong sản xuất và trong hoạt động nghiên cứu.

Câu 2. Sử dụng các tính chất vật lí và hóa học để giải thích cơ sở khoa học của các ứng dụng này.

3. Ứng dụng

Sơ đồ phương pháp sản xuất khí nitơ

• Mỗi năm có hàng trăm triệu tấn nitrogen được sản xuất trên toàn cầu.
• Người ta thường dùng khí nitrogen để thay thế hoàn toàn hoặc một phần không khí trong rất nhiều trường hợp khác nhau để giảm nguy cơ cháy nổ.

Nitrogen hóa lỏng ở nhiệt động rất thấp -196⁰C ® Sử dụng để làm lạnh nhanh, bảo quản thực phẩm,…

Trong lĩnh vực sinh học và y học, các mẫu vật sinh học được bảo quản trong bình nitrogen lỏng.

LUYỆN TẬP