Giáo án và PPT Hoá học 11 chân trời Bài 3: Đơn chất nitrogen

BÀI 3: ĐƠN CHẤT NITROGEN

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Trong khí quyển, khí nitrogen phổ biến thứ mấy?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Trạng thái tự nhiên

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Quan sát hình 3.1, cho biết trong không khí, khí nào chiếm tỉ lệ thể tích lớn nhất?

• Ngoài đơn chất nitrogen thì nguyên tố nitrogen còn tồn tại ở những dạng nào? Lấy ví dụ.

Sản phẩm dự kiến:

- Khí chiếm tỉ lệ thể tích lớn nhất là nitrogen (khoảng 78%).

- Nitrogen còn tồn tại ở dạng hợp chất có nhiều trong khoáng vật sodium nitrate để còn gọi là diêm tiêu Natri

- Ngoài ra nitrogen còn có trong thành phần của protein, nucleic acid,...và nhiều chất hữu cơ khác

Hoạt động 2: Tính chất vật lí

Gv yêu cầu HS trao đổi theo nhóm: 

• Quan sát hình 3.2, nêu hiện tượng xảy ra. Giải thích

• Nitrogen nặng hay nhẹ hơn không khí. Tại sao?

Sản phẩm dự kiến:

- Hiện tượng: cây nến bị tắt khi cho vào lọ đựng N₂

=>Giải thích: Do N₂ không duy trì sự cháy

- Nitrogen nhẹ hơn không khí do d_N2/kk = 28/29 <1

Hoạt động 3: Tính chất hóa học

HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Quan sát hình 3.3 và từ dữ kiện năng lượng liên kết trong phân tử N₂, dự đoán về độ bền của phân tử và khả năng phản ứng của nitrogen ở nhiệt độ thường? 

• Xác định tính oxi hóa, tính khử của nitrogen trong phản ứng N₂ với H₂ và với O₂. Cho biết phản ứng này thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

Sản phẩm dự kiến:

- Giữa hai nguyên tử trong phân tử N₂ hình thành một liên kết ba có năng lượng liên kết lớn (E_b = 945 kJ/mol) nên rất bền vững. Do đó, ở nhiệt độ thường, N₂ khá trơ về mặt hoá học.

- Trong phản ứng của N₂ với H₂, số OXH của N giảm từ 0 xuống - 3, do đó nitrogen có tính oxi hoá, phản ứng toả nhiệt (∆_rH^o₂₉₈ < 0)

- Trong phản ứng của N₂ với O₂, số OXH của N tăng từ 0 xuống +2, do đó nitrogen có tính khử, phản ứng thu nhiệt (∆_rH^o₂₉₈ > 0)

Hoạt động 4: Quá trình tạo và cung câp nitrate cho đất từ nước mưa

HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

• Quan sát hình 3.4, cho biết con người có thể can thiệp vào chu trình của nitrogen trong tự nhiên bằng cách nào?

• Nếu sự can thiệp đó vượt ngưỡng cho phép thì ảnh hưởng như thế nào?

Sản phẩm dự kiến:

• Con người có thể can thiệp đến chu trình của nitrogen bằng cách bón phân đạm vào trong đất để tăng năng suất cây trồng.
• Tuy nhiên, nếu can thiệp quá mức sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước và ảnh hưởng đến chu trình của nitrogen trong tự nhiên.

Hoạt động 5: Ứng dụng

HS thảo luận và trả lời câu hỏi: 

Quan sát hình 3.5 và dựa vào các tính chất của nitrogen. Hãy giải thích vì sao nitrogen có những ứng dụng đó.

Sản phẩm dự kiến:

- Trong sản xuất rượu bia: Khí nitrogen được bơm vào để loại bỏ khí oxygen, nhằm tránh hiện tượng lên men giấm làm rượu bia bị chua và mất đi hương vị vốn có ban đầu.

- Trong công nghệ đóng gói thực phẩm: Khí nitrogen được bơm vào để loại bỏ khí oxygen, tránh hiện tượng oxi hoá làm cho thực phẩm bên trong bị ôi thiu. Ngoài ra, khí nitrogen bơm vào sẽ làm phồng bao bì trong sản xuất thực phẩm đóng gói, giúp thực phẩm bền trong tránh bị vỡ vụn lúc vận chuyển.

- Trong công tác phòng cháy chữa cháy: Do tính chất trơ, không duy trì sự cháy nên nitrogen được sử dụng để dập tắt các đám cháy do hóa chất, chập điện,...

- Trong lĩnh vực y tế: Do tính chất trơ và hoá lỏng ở nhiệt độ rất thấp (-195,8 °C) nên có thể đảm bảo môi trường gần như vô khuẩn trong quá trình bảo quản máu, nội tạng để cấy ghép, tế bào sinh dục (trứng, tinh trùng),....

- Trong khai thác dầu khí: Hỗn hợp khí N₂ và CO₂ được bơm vào bể chứa dầu mỏ để tạo áp suất đẩy dầu còn dư bị kẹt lại lên trên nhờ đặc tính nén cao.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tố nitrogen là

A. 2s²2p⁵.            B. 2s²2p³.             C. 2s²2p².             D. 2s²2p⁴.

Câu 2: Trong hợp chất nitrogen có các mức oxi hóa nào sau đây?

A. -3, +3, +5.                                     B. -3, 0, +3, +5.

C. -3, +1, +2, +3, +4, +5.                            D. -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

Câu 3: Ở nhiệt độ thường, nitrogen khá trơ về mặt hoạt động hóa học là do 

A. nitrogen có bán kính nguyên tử nhỏ.

B. nitrogen có độ âm điện lớn nhất trong nhóm. 

C. phân tử nitrogen có liên kết ba khá bền.

D. phân tử nitrogen không phân cực.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: C

Câu 3: C

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Giải thích vì sao người ta bơm khí nitrogen vào trong những loại vaccine?

Câu 2: Người ta có thể thu khí nitrogen trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp đẩy nước. Hãy giải thích điều này.