Phát biểu được trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen.
Giải thích được tính trơ của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ thường thông qua liên kết và giá trị năng lượng liên kết.
Trình bày được sự hoạt động của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ cao đối với hydrogen, oxygen.
Liên hệ được quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước muối.
Giải thích được các ứng dụng của đơn chất nitrogen khí và lỏng trong sản xuất, trong hoạt động nghiên cứu.

Năng lực

Năng lực chung:

Năng lực tự chủ và tự học: Chủ động tích cực thực hiện những công việc của bản thân trong học tập thông qua việc tham gia đóng góp ý tưởng, đặt câu hỏi và trả lời các yêu cầu.
Năng lực giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ khoa học để mô tả các khái niệm, hiện tượng. Hoạt động nhóm một cách hiệu quả theo đúng yêu cầu của GV, tích cực tham gia các hoạt động trong lớp.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thảo luận với các thành viên trong nhóm nhằm giải quyết các vấn đề trong bài học để hoàn thành nhiệm vụ học tập.

Năng lực khoa học tự nhiên:

Nêu được trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen.
Tìm hiểu được đặc điểm liên kết của đơn chất nitrogen từ đó giải thích được tính trơ của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ thường.
Trình bày được tính hoạt động hóa học của đơn chất nitrogen ở nhiệt độ cao đối với hydrogen và oxygen.
Trình bày được quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước mưa.
Giải thích được ứng dụng của đơn chất nitrogen khí và lỏng trong sản xuất, trong hoạt động nghiên cứu.

Phẩm chất

Tham gia tích cực hoạt động nhóm phù hợp với khả năng của bản thân.
Cẩn thận, trung thực và thực hiện các yêu cầu trong bài học.
Có niềm say mê, hứng thú với việc khám phá và học tập khoa học tự nhiên.

THIẾT BỊ DẠY HỌC
Đối với giáo viên

SGK, SGV, SBT, Kế hoạch dạy học.
Tranh ảnh, video thí nghiệm liên quan đến bài học (nếu cần).
Dụng cụ hóa chất để thực hiện các thí nghiệm trong SGK.

Đối với học sinh

SGK, SBT.
Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học và dụng cụ học tập (nếu cần) theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
Mục tiêu: HS xác định được nhiệm vụ cụ thể cần thực hiện trong các hoạt động tiếp theo của bài học.
Nội dung: HS làm việc cá nhân để đưa ra câu trả lời cho các câu hỏi, đồng thời xác định các nhiệm vụ học tập cần phải thực hiện ở các hoạt động tiếp theo.
Sản phẩm: Các nhiệm vụ học tập cơ bản của các hoạt động học tiếp theo mà HS xác định được, như: Cần tìm hiểu tính chất nitrogen để giải thích được ứng dụng của nitrogen,…
Tổ chức thực hiện:

- GV giao nhiệm vụ: HS đọc nội dung Mở đầu (SGK – tr26):

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

- GV có thể đưa ra câu hỏi phụ: Theo em, cần phải tìm hiểu thêm các nội dung nào để hiểu rõ hơn về câu hỏi nêu ở đầu bài?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- HS lắng nghe câu hỏi, suy nghĩ, thảo luận trả lời câu hỏi phần khởi động.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS đưa ra những nhận định ban đầu.

Bước 4: Kết luận, nhận định

- GV tổng hợp các nhiệm vụ học tập mà HS đã xác định khi trả lời câu hỏi. Từ đó GV lựa chọn để "chốt lại" các nhiệm vụ học tập cụ thể liên quan đến hoạt động học tiếp theo.

- GV định hướng nhiệm vụ cụ thể cho hoạt động tiếp theo, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học – Bài 4: Đơn chất Nitrogen.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen và tính chất của đơn chất nitrogen

Mục tiêu:

- Phát biểu được trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen.

- HS giải thích được tính trơ của nitrogen ở nhiệt độ thường.

- HS tìm hiểu được tính chất hóa học của nitrogen ở nhiệt độ cao.

Nội dung: HS là việc cá nhân hoặc theo nhóm, nghiên cứu SGK và xác định được trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen và tính chất của đơn chất nitrogen
Sản phẩm học tập: HS trình bày được trạng thái tự nhiên và vai trò của nguyên tố nitrogen; câu trả lời cho câu hỏi 1,2 (SGK – tr26,27).
Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Câu hỏi 1 (SGK – tr26): 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? Cho một số ví dụ minh họa.

- GV kết luận về trạng thái tự nhiên của nguyên tố nitrogen.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK và tìm hiểu về đặc điểm liên kết của nitrogen.

- GV hướng dẫn HS viết công thức Lewis của phân tử nitrogen.

- GV kết luận về đặc điểm liên kết của đơn chất nitrogen.

- GV hướng dẫn HS từ đặc điểm liên kết (bậc liên kết, độ bền, độ phân cực của liên kết) để dự đoán tính chất vật lí và mức độ thể hiện hoạt tính hóa học ở nhiệt độ thường.

- GV đặt câu hỏi:

+ 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?

+ 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).

- GV hướng dẫn HS phân tích phản ứng với hydrogen, phản ứng với oxygen để nhận ra các nguyên tử thay đổi số oxi hóa, vai trò mỗi chất trong phản ứng và ý nghĩa phản ứng đó.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK để trả lời nội dung Câu hỏi 2 (SGK – tr27)

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.

- GV kết luận về tính chất cơ bản của đơn chất nitrogen.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA NGUYÊN TỐ NITROGEN

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr26)

- 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 như 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

- Nguyên tố nitrogen có kí hiệu hóa học là N, số hiệu nguyên tử là 7, độ âm điện là 3,04.

- Trong tự nhiên, nitrogen tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất.

- Trong khí quyển, nguyên tố nitrogen tồn tại chủ yếu ở dạng đơn chất, N₂. Khí nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích không khí.

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

- 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),…

II. ĐƠN CHẤT NITROGEN

1. 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 như sau:

2. Tính chất cơ bản

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) nên rất khó bị phá vỡ.

- Vì vậy, ở nhiệt độ và áp suất thường, nitrogen rất khó tham gia các phản ứng hóa học. Đặc điểm này được gọi là tính kém hoạt động hóa học hay tính trơ của đơn chất nitrogen.

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^-), được coi là một nguồn cung cấp đạm cho đất.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr27)

- Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen là phản ứng toả nhiệt.

- Phản ứng giữa nitrogen với oxygen là phản ứng thu nhiệt.

⇒ Phản ứng giữa nitrogen với hydrogen diễn ra thuận lợi hơn.

Hoạt động 2. Tìm hiểu một số vai trò và ứng dụng của đơn chất nitrogen