Giáo án và PPT Hoá học 11 kết nối Bài 4: Nitrogen

CHƯƠNG 2. NITROGEN - SULFUR

BÀI 4: NITROGEN - SULFUR

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Tìm hiểu vị trí và cấu hình electron của nguyên tử N

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Nitrogen tồn tại ở những dạng nào?

• Nêu những dạng tồn tại của nitrogen?

Sản phẩm dự kiến:

Ở trạng thái tự nhiên, nitrogen tồn tại ở dạng đơn chất và hợp chất:

- Dạng đơn chất: 78% thể tích không khí; trong tự nhiên là hỗn hợp 2 đồng vị ¹⁴N (99,63%) và ¹⁵N (0,37%)

- Dạng hợp chất: trong khoáng vật sodium nitrate (diêm tiêu Chile); thành phần protein, nucleic acid.   

II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ PHÂN TỬ

Hoạt động 1: Cấu tạo nguyên tử

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hãy cho biết cấu tạo nguyên tử của nitrogen.

• Em hãy liệt kê các số oxi hoá thường gặp của nitrogen.

Sản phẩm dự kiến:

- Nguyên tố nitrogen ở ô số 7, nhóm VA, chu kì 2 trong bảng tuần hoàn, có độ âm điện lớn

- Các số oxi hóa thường gặp của nitrogen: 

- 3; 0; + 1; + 2; + 3; + 4; +5

Hoạt động 2: Cấu tạo phân tử 

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hãy mô tả liên kết trong phân tử nitrogen.

• Trả lời CH hoạt động mục II.2 SGK trang 30:

• Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của phân tử nitrogen

• Từ cấu tạo phân tử, hãy cho biết tại sao phân tử N₂ có năng lượng liên kết lớn. Dự đoán về khả năng hoạt động hóa học của nitrogen ở nhiệt độ thường

Sản phẩm dự kiến:

Phân tử nitrogen gồm hai nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết ba (1 liên kết và 2 liên kết ); năng lượng liên kết lớn và không có cực

1. Công thức Lewis của phân tử nitrogen:

:N≡N:

Nếu coi hai nguyên tử nitrogen không ở trạng thái lai hóa sp:

- 1 liên kết tạo thành nhờ sự xen phủ dọc theo trục liên kết của cặp orbital 2p_z–2p_z  

- 2 liên kết tạo thành nhờ sự xen phủ bên của các cặp orbital 2p_x–2p_x và  2p_y –2p_y  

2. Phân tử nitrogen có liên kết ba bền vững, khó bị phá vỡ để tạo liên kết mới nên nitrogen khá trơ ở nhiệt độ thường

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hãy nêu tính chất vật lí của nitrogen.

• Trả lời CH1 SGK trang 30: Dựa vào tương tác van der Waals, hãy giải thích tại sao đơn chất N₂ khó hóa lỏng và ít tan trong nước.

Sản phẩm dự kiến:

Tính chất vật lí: 

- Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hòa tan, tan rất ít trong nước.

- Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp

Trả lời CH1 SGK trang 30:

- Phân tử nitrogen nhẹ và không phân cực, tương tác van der Waals giữa các phân tử nitrogen rất yếu nên khó hóa lỏng

 - Tương tác van der Waals giữa các phân tử nitrogen với nước rất yếu nên ít tan trong nước

IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Hoạt động 1: Tác dụng với hydrogen

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy viết phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp ammonia từ nitrogen và hydrogen bằng quá trình Haber.

Sản phẩm dự kiến:

Hoạt động 2: Tác dụng với oxygen

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

• Em hãy viết phương trình hoá học của phản ứng tổng hợp nitrogen monoxide từ nitrogen và oxygen.

• Biểu diễn quá trình tạo và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa.

Sản phẩm dự kiến:

Quá trình tạo và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa được biểu diễn theo sơ đồ:

V. ỨNG DỤNG

HS thảo luận trả lời câu hỏi: 

Em hãy trình bày một số ứng dụng của nitrogen.

Sản phẩm dự kiến:

Một số ứng dụng của nitrogen:

- Tác nhân làm lạnh 

- Tổng hợp ammonia

- Tạo khí quyển trơ

- Bảo quản thực phẩm

- Nitrogen có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống

- Ứng dụng quan trọng nhất của khí nitrogen là để tổng hợp ammonia, mắt xích trung gian để sản xuất nitric acid, muối nitrate và nhiều hợp chất khác

- Trong nghiên cứu, khí nitrogen được dùng tạo bầu khí quyển trơ do phân tử nitrogen rất bền nhiệt

- Trong y học, nitrogen lỏng được dùng tạo môi trường lạnh sâu để bảo quản mẫu vật phẩm. Nitrogen lỏng với độ lạnh sâu cũng đóng băng mô ngay khi tiếp xúc nên được dùng điều trị mụn cóc và một số bệnh ngoài da

- Trong công nghiệp thực phẩm, nitrogen lỏng được phun vào vỏ bao bì trước khi đóng nắp nitrogen biến thành thể khí làm căng vỏ bao bì, vừa bảo vệ thực phẩm khi có va chạm, vừa bảo quản hương vị thực phẩm. 

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: Có thể thu được nitrogen từ phản ứng nào sau đây?

A. Đun nóng dung dịch bão hòa sodium nitrite với Ammonium Cloride.

B. Nhiệt phân muối Silver nitrate.

C. Cho bột Cu vào dung dịch HNO₃ đặc nóng.

D. Cho muối Ammonium nitrate vào dung dịch kiềm.

Câu 3: 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. Thành phần phần trăm Mg đã phản ứng là

A. 37,5%.   

B. 25,0%.   

C. 50%.   

D. 75%.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: A

Câu 3: B

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

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

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%?

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