Nitơ N2 là chất khí, không màu, không mùi, không vị và được ứng dụng khá nhiều trong đời sống để sản xuất phân đạm, axit nitric và đặc biệt là công nghiệp luyện kim và bảo quản mẫu phẩm sinh học,…
Vậy Nitơ N2 có tính chất hoá học và tính chất vật lý đặc trưng nào? cấu tạo phân tử ra sao? Nitơ được điều chế như thế nào và có ứng dụng gì trong đời sống, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết cụ thể dưới đây.
I. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý của Nitơ N2
Bạn đang xem: Tính chất hoá học, cấu tạo phân tử của Nitơ N2 và bài tập – Hoá 11 bài 7
1. Cấu tạo phân tử của Nitơ
a] Sơ lược về Nitơ trong bảng HTTH.
– Ký hiệu của Nitơ: N thuộc ô thứ 7 nhóm VA
– Cấu hình electron: 1s22s22p3
– Khối lượng nguyên tử: 14
– Khối lượng phân tử: 28
b] Cấu tạo phân tử của Nitơ
– Phân tử Nitơ gồm 2 nguyên tử, giữa chúng hình thành 1 liên kết 3: [N≡N]
– Trong các hợp chất, các nguyên tố nhóm nitơ có mức oxi hóa cao nhất là +5, ngoài ra còn có các mức -3 và +3. Riêng N còn có thêm các mức oxi hóa +1, +2 và +4.
2. Tính chất vật lý của Nitơ
– Chất khí, không màu, không mùi, không vị, không duy trì sự sống, sự cháy.
II. Tính chất hoá học của Nitơ
– Các mức oxi hóa mà Nitơ [N] có thể có là: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
– Vì phân tử chứa liên kết ba rất bền vững nên ở điều kiện thường, nitơ là một chất ít hoạt động chỉ tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao. Nitơ vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa.
1. Nitơ là chất oxi hóa
a] Nitơ tác dụng với kim loại → Muối Nitrua.
– PTPƯ: N2 + Kim loại → Muối Nitrua
+ Nhiệt độ thường chỉ tác dụng với Li:
6Li + N2 → 2Li3N
+ Nhiệt độ cao phản ứng với một số kim loại như Mg, Ca và Al,…
2Al + N2 → 2AlN
3Ca + N2 → Ca3N2
b] Nitơ tác dụng với H2 → Amoniac
N2 + 3H2
– Phản ứng này xảy ra trong điều kiện nhiệt độ > 4000C; áp suất p và xúc tác Fe.
2. Nitơ là chất khử [N2 + O2]
– Phản ứng của Nitơ với Oxi xảy ra ở nhiệt độ 30000C hoặc trong lò hồ quang điện
N2 + O2
– Khí NO không màu hoá nâu trong không khí do phản ứng:
2NO không màu + O2 → 2NO2 [màu nâu đỏ]
3. Điều chế nitơ
– Trong phòng thí nghiệm: nhiệt phân muối amoni nitrit
NH4NO2
NH4Cl + NaNO2
– Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn không khí lỏng, dùng màng lọc rây phân tử.
4. Cách nhận biết Nitơ
– Trong các bài toán nhận biết, N2 thường được để lại để nhận biết sau cùng.
5. Ứng dụng của Nitơ
– Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do và trong hợp chất:
+ Dạng tự do: Nitơ chiếm 80% thể tích không khí.
+ Dạng hợp chất: có nhiều ở dạng NaNO3 [diêm tiêu natri], trong thành phần protein, axit nucleic…
– Nitơ được ứng dụng phần lớn được dùng để tổng hợp amoniac từ đó sản xuất ra các loại phân đạm, axit nitric,..
– Nitơ còn được dùng làm môi trường trơ cho các ngành công nghiệp luyện kim; nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các các mẫu sinh học khác,…
II. Bài tập về Nitơ
Bài 3 trang 31 SGK hóa 11: a] Tìm các cặp công thức đúng của liti nitrua và nhóm nitrua:
A. LiN3 và Al3N
B. Li3N và AlN
C. Li2N3 và Al2N3
D. Li3N2 và Al3N2
b] Viết phương trình hoá học của phản ứng tạo thành liti nitrua và nhóm nitrua khi cho liti và nhôm tác dụng trực tiếp với nitơ. Trong các phản ứng này nitơ là chất oxi hoá hay chất khử?
* Lời giải bài 3 trang 31 SGK hóa 11:
a] Đáp án: B. Li3N và AlN
– Khi liên kết với kim loại nitơ dễ nhận thêm 3e [N có 5e lớp ngoài cùng nên có số oxi hoá -3 còn Li dễ nhường 1e và Al dễ nhường 3e nên lần lượt có số oxi hoá là +1 và +3]
b] Phương trình hoá học của phản ứng
– Ta thấy trong các phản ứng trên nitơ là chất oxi hoá vì
Bài 4 trang 31 SGK hóa 11: Nguyên tố nitơ có số oxi hoá là bao nhiêu trong các hợp chất sau: NO, NO2, NH3, NH4Cl, N2O, N2O3, N2O5, Mg3N2?
* Lời giải bài 4 trang 31 SGK hóa 11:
– Trong các hợp chất: NO, NO2, NH3, NH4Cl, N2O, N2O3, N2O5, Mg3N2
– Số oxi hoá của nitơ lần lượt là: +2, +4, -3, -3, +1, +3, +5, -3.
Bài 5 trang 31 SGK hóa 11: Cần bao nhiêu lít khí nitơ và khí hiđro để điều chế được 67,2 lít khí amoniac? Biết rằng thể tích của các khí đề được đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và hiệu suất của phản ứng là 25%?
* Lời giải bài 5 trang 31 SGK hóa 11:
– Ở cùng điều kiện nhiệt độ áp suất thì tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol.
– Ta có phương trình phản ứng:
N2 + 3H2
? lít ? lít ← 67,2 [lít]
– Theo PTPƯ, ta có:
– Do hiệu suất của phản ứng là 25% nên thể tích của nitơ và hiđro cần lấy là:
– Kết luận: Vậy thể tích Nitơ cần lấy là 134,4 lít còn Hidro là 403,2 lít.
Hy vọng với bài viết về tính chất hoá học, cấu tạo phân từ của Nitơ và bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục
Chương Nitơ – Photpho là một chương khó, kiến thức rất nhiều nhưng cũng rất quan trọng trong chương trình học. Với bài viết Hóa học 11 Tổng hợp lí thuyết chương Nitơ – Photpho, Kiến Guru đã tổng hợp kiến thức chương Nitơ – Photpho đầy đủ và ngắn gọn nhất, giúp các bạn dễ dàng hệ thống kiến thức
Hóa học 11
I. Hóa học 11: NITƠ
1. Vị trí – cấu hình electron nguyên tử
2. Tính chất vật lí:
- Là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí [d = 28/29].
- Nitơ ít tan trong nước, hoá lỏng [-196oC] và hoá rắn ở nhiệt độ rất thấp.
- Không duy trì sự cháy và sự hô hấp.
3. Tính chất hóa học:
- Ở nhiệt độ thường, nitơ trơ về mặt hóa học vì có liên kết ba bền vững.
- Ở nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động.
- Nitơ vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử. Tuy nhiên tính oxi hóa vẫn là chủ yếu.
a] Tính oxi hóa:
b] Tính khử:
Nitơ tác dụng với O2 khi có tia lửa điện hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện [30000C].
=> Nitơ thể hiện tính khử khi phản ứng với Oxi.
4. Điều chế:
Trong công nghiệp:
Nitơ được điều chế bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng.
Hóa học 11
Trong phòng thí nghiệm:
5. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên:
- Ứng dụng: dùng để tổng hợp amoniac, dùng trong công nghiệp luyện kim, thực phẩm, điện tử,...
- Trạng thái tự nhiên: tồn tại ở dạng tự do hoặc hợp chất. Chiếm khoảng 78,16% trong không khí.
II. Hóa học 11: AMONIAC – MUỐI AMONI
1. Amoniac [NH3]:
a. Cấu tạo phân tử:
Hóa học 11
- Trong phân tử NH3, N liên kết với ba nguyên tử hidro bằng ba liên kết cộng hóa trị có cực.
- NH3 có cấu tạo hình chóp với nguyên tử Nitơ ở đỉnh.
- Nitơ còn một cặp electron hóa trị là nguyên nhân gây ra tính bazơ của NH3.
b. Tính chất vật lý:
- NH3 là một chất khí không màu, có mùi khai và sốc, nhẹ hơn không khí.
- Tan nhiều trong nước cho môi trường bazơ yếu.
- Dung dịch bão hòa có nồng độ 25% [D = 0,91 g/cm3].
c. Tính chất hóa học:
d. Điều chế:
2. Muối amoni
Gồm cation NH4+ và anion gốc axit.
a. Tính chất vật lý:
- Muối amoni là chất có cấu tạo tinh thể ion, đều tan tốt trong nước và điện li hoàn toàn thành ion.
b. Tính chất hóa học:
III. Hóa học 11: AXIT NITRIC HNO3
1. Cấu tạo phân tử:
Hóa học 11
Trong hợp chất HNO3, nitơ có số oxi hóa cao nhất là +5.
2. Tính chất vật lý:
- Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm.
- Axit nitric kém bền, khi đun nóng [hoặc ánh sáng] bị phân hủy một phần.
4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O.
- Axit nitric tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.
- Axit đặc có nồng độ 68%, có khối lượng riêng D = 1,40 g/cm³.
3. Tính chất hóa học:
Tính axit:
Tính oxi hóa:
4. Điều chế:
a. Trong phòng thí nghiệm:
Hóa học 11
b. Trong công nghiệp:
5. Ứng dụng:
Chủ yếu dùng để sản xuất phân bón, ngoài ra còn dùng để điều chế thuốc nổ [TNT], thuốc nhuộm,...
IV. Hóa học 11: MUỐI NITRAT
Muối nitrat là muối của axit nitric.
1. Tính chất vật lí:
Tất cả các muối nitrat đều tan nhiều trong nước và là chất điện li mạnh.
2. Tính chất hóa học:
3. Nhận biết ion nitrat:
4. Ứng dụng:
- Các muối nitrat thường sử dụng để làm phân bón.
- Kali nitrat còn sử dụng để làm thuốc nổ đen.
V. Hóa học 11: PHOTPHO
1. Vị trí – cấu hình electron nguyên tử
2. Tính chất vật lý:
3. Tính chất hóa học:
- Trong các hợp chất, photpho có các số oxi hóa –3, +3, +5.
- P có mức oxi hóa là 0 nên trong các phản ứng hóa học photpho thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử.
a. Tính oxi hóa:
b. Tính khử:
4. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên, sản xuất:
VI. Hóa học 11: AXIT PHOTPHORIC – MUỐI PHOTPHAT
1. Axit photphoric [H3PO4]:
- Là axit ba nấc, có độ mạnh trung bình.
- Có đầy đủ tính chất hóa học của một axit.
- Khi tác dụng với dung dịch kiềm, tùy theo lượng chất mà tạo ra các muối khác nhau.
2. Muối photphat
- Muối photphat là muối của axit photphoric.
- Nhận biết ion photphat: thuốc thử là dung dịch AgNO3. Hiện tượng: kết tủa màu vàng.
VII. Hóa học 11: PHÂN BÓN HÓA HỌC
Phân bón hóa học là những hóa chất có chứa các nguyên tố dinh dưỡng được bón cho cây nhằm nâng cao năng suất mùa màng.
1. Phân đạm:
- Cung cấp nitơ.
- Dạng ion cây trồng đồng hóa: ion nitrat NO3- và ion amoni NH4+.
- Độ dinh dưỡng: đánh giá theo tỉ lệ % khối lượng nguyên tố nitơ.
a. Phân đạm amoni:
b. Phân đạm nitrat:
c. Phân đạm urê:
2. Phân lân:
- Cung cấp nguyên tố P.
- Dạng ion cây trồng đồng hóa: ion photphat.
- Độ dinh dưỡng đánh giá qua tỉ lệ % khối lượng P2O5.
a. Supephotphat:
b. Lân nung chảy:
- Thành phần chính: Hỗn hợp photphat và silicat của canxi và magie.
- Phương pháp điều chế: Nung hỗn hợp bột quặng apatit, đá xà vân [thành phần chính gồm magie silicat] và than cốc trong lò đứng với nhiệt độ trên 1000oC.
- Hàm lượng: 12-14%.
3. Phân kali:
- Cung cấp nguyên tố K.
- Tác dụng: thúc đẩy quá trình tạo đường, bột, chất xơ, chất dầu; tăng cường sức chống rét, chống sâu bệnh và chịu hạn của cây.
- Dạng ion cây trồng đồng hóa: ion K+
- Độ dinh dưỡng đánh giá qua tỉ lệ % khối lượng K2O.
- Hai muối được sử dụng nhiều để làm phân kali là KCl [kali clorua], K2SO4 [kali sunfat].
- Tro thực vật cũng là phân kali vì chứa K2CO3.
4. Phân hỗn hợp, phân phức hợp
Phân hỗn hợp: chứa N, P, K được gọi chung là phân NPK.
Phân phức hợp: amophot là hỗn hợp các muối NH4H2PO4 và [NH4]2HPO4.
Phân vi lượng: Phân vi lượng cung cấp cho cây các nguyên tố như bo, kẽm, mangan, đồng… ở dạng hợp chất.
Mong rằng với bài viết Hóa học 11 Tổng hợp lí thuyết chương nitơ – photpho sẽ hỗ trợ đắc lực cho các em học trên lớp và vận dụng lí thuyết để giải thích được các câu hỏi bài tập.