Bài 7: Nitơ

I. Vị trí và cấu hình e nguyên tử: 

- Cấu hình e của N: 1s22s22p3 có 5e ở lớp ngoài cùng.

- Vị trí của N trong BTH: Ô thứ 7, nhóm VA, chu kì 2.

- Phân tử N gồm 2 ngtử N, liên kết với nhau bằng 3 liên kết CHT không cực.

- CTCT: N ≡ N

Liên kết ba giữa hai nguyên tử nitơ bền nên ở điều kiện thường nitơ tương đối trơ và khó tham gia phản ứng hóa học.

II. Tính chất vật lí: Ở điều kiện thường nitơ là khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -1960C; không tan trong nước; không duy trì sự sống, sự cháy

III. Tính chất hoá học: 

- Ở to thường N2 khá trơ về mặt hoá học.

- Ở to cao N2 trở nên hoạt động.

- Các trạng thái oxi hoá: -3; 0; +1; +2; +3; +4; +5 → Tuỳ thuộc độ âm điện của chất p/ư mà N2 nó thể hiện tính khử hay tính oxi hoá.

1. Tính oxi hoá:

a. Tác dụng với kim loại mạnh. (Li, Ca, Mg, Al.. tạo nitrua kim loại) (trong đó N có số oxi hóa -3)

6 Li + N2 → 2 Li3N

3 Mg + N2 → Mg3N2

b. Tác dụng với hiđrô: to cao, P cao, xt.

N 2 ( k ) + 3 H 2 ( k )< ----t o,xt---> 2 N H 3 ( k )

2. Tính khử:

- Tác dụng với oxi : ở 3000oC hoặc to của lò hồ quang điện.

- NO dễ dàng kết hợp với O2 tạo NO2 (màu nâu đỏ),

2 NO + O2 → 2 NO2

- Một số oxit khác của N: NO2, N2O3, N2O5 chúng không điều chế trực tiếp từ N và O.

* Kết luận: N2 thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn và thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố độ âm điện nhỏ.

IV. Ứng dụng:

- Nguyên tố nitơ là thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.

- Trong công nghiệp: dùng để tổng hợp NH3, HNO3, phân đạm,…

V. Trạng thái thiên nhiên: 

- N2 tồn tại ở dạng tự do và hợp chất. Dạng tự do chiếm 4/5 thể tích không khí. Dạng hợp chất: NaNO3, protein của động vật và thực vật.

- N2 có 2 đồng vị

VI. Điều chế: 

a. Trong CN: Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

b. Trong PTN:

NH4NO2 -----t^o→ N2 + 2H2O

Hoặc: NH4Cl + NaNO2 -----t^o→ N2 + 2H2O + NaCl 

BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM :

Câu 1: Cấu hình electron nguyên tử của nitơ là

A. 1s²2s²2p¹.

B. 1s²2s²2p⁵.

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p².

D. 1s²2s²2p³.

Câu 2: Khi có tia lửa điện hoặc ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng trực tiếp với ôxi tạo ra hợp chất X. Công thức của X là

A. N₂O.

B. NO₂.

C. NO.

D. N₂O₅.

Câu 3: Nitơ thể hiện tính khử trong phản ứng với chất nào sau đây?

A. H₂.

B. O₂.

C. Mg.

D. Al.

Câu 4: Có thể thu được nitơ từ phản ứng nào sau đây?

A. Đun nóng dung dịch bão hòa natri nitrit với amoni clorua.

B. Nhiệt phân muối bạc nitrat.

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

D. Cho muối amoni nitrat vào dung dịch kiềm.

Câu 5: Ở nhiệt độ thường, khí nitơ khá trơ về mặt hóa học. Nguyên nhân là do

A. Trong phân tử N₂ có liên kết ba rất bền.

B. Trong phân tử N₂, mỗi nguyên tử nitơ còn 1 cặp electron chưa tham gia liên kết.

C. Nguyên tử nitơ có độ âm điện kemms hơn oxi.

D. Nguyên tử nitơ có bán kính nhỏ.

Câu 6: 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%.

Câu 7: Hỗn hợp N₂ và H₂ trong bình phản ứng ở nhiệt độ không đổi. Sau thời gian phản ứng, áp suất các khí trong bình thay đổi 5% so với áp suất ban đầu, biết rằng số mol N₂ đã phản ứng là 10%. Thành phần phần trăm số mol N₂ trong hỗn hợp ban đầu là

A. 20%.

B. 25%.

C. 10%.

D. 5%.

Câu 8: Hỗn hợp khi X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối hơi so với He bằng 1,8. Đun nóng trong bình kín một thời gian (có bột Fe làm xúc tác) thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối hơn so với He bằng 2. Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH₃ là

A. 10%.

B. 20%.

C. 25%.

D. 5%.

ĐÁP ÁN : 

Câu 8: M_X = 4.1,8 = 7,2

Xét 1 mol hỗn hợp gồm a mol N₂ và b mol H₂:

a + b = 1; 28a + 2b = 7,2 => a = 0,2; b = 0,8 (mol)

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

n_Y = 1 – 2a

Mà M_Y = 4.2 = 8; m_Y = m_X = 7,2 => n_Y = 0,9 = 1 – 2a

=> a = 0,05 (mol). Vậy H = 0,05/0,2 .100% = 25%