Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 10: Nitơ

Ion nitrua N^3- có cấu hình electron giống cấu hình electron nguyên tử của khí trơ nào, của ion halogenua và của ion kim loại kiềm nào? Hãy viết cấu hình của chúng.

Phương pháp giải

Cấu hình e ngoài cùng của N là 2s²2p³ → N^3- sẽ có cấu hình e ngoài cùng là 2s²2p⁶

Ion nitrua N^3- có cấu hình electron giống cấu hình electron nguyên tử của N, Ne, F^-, Na⁺

Hướng dẫn giải

Ion nitrua N^3- có cấu hình electron giống cấu hình electron nguyên tử của N, Ne, F^-, Na⁺:

- Cấu hình e của N: (Z = 7): 1s²2s²2p³

- Cấu hình e của N^3-: (N + 3e → N^3-): 1s²2s²2p⁶

- Cấu hình e của Ne ( Z = 10): 1s²2s²2p⁶

- Cấu hình e của F^- ( F + e → F^-): 1s²2s²2p⁶

- Cấu hình e của Na⁺ ( Na → Na⁺ + e): 1s²2s²2p⁶

Trình bày cấu tạo của phân tử N₂. Vì sao ở điều kiện thường N₂ là một chất trơ? Ở điều kiện nào N₂ trở nên hoạt động hơn?

Phương pháp giải

- Công thức cấu tạo: N≡N.

- Phân tích loại liên kết ⇒ N₂ rất bền ở nhiệt độ thường.

Hướng dẫn giải

- Công thức cấu tạo: N≡N. Phân tử N₂ có chứa liên kết ba nên năng lượng liên kết lớn ⇒ N₂ rất bền ở nhiệt độ thường.

- Ở nhiệt độ cao nitơ hoạt động hóa học khá hơn phản ứng với H₂, O₂, kim loại.

Nêu những tính chất hóa học đặc trưng của nito và dẫn ra những phản ứng hóa học để minh họa

Phương pháp giải

- Cần xem lại tính chất hóa học của Nito

+ Tính khử

+ Tính oxi hóa

Hướng dẫn giải

Tính chất hóa học của N₂: N₂ thể hiện tính khử và tính oxi hóa

Nito thể hiện tính khử

\(\begin{array}{l}
{N_2} + {O_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2NO\\
(\mathop {{N_2}}\limits^0  - 2e \to 2\mathop N\limits^{ + 2} )
\end{array}\)

Nito thể hiện tính oxi hóa

\({N_2} + 3{H_2} \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over
{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} 2N{H_3}(\mathop {{N_2}}\limits^0  + 6e \to 2\mathop N\limits^{ - 3} )\)

Xuất phát từ nhiệt phân li thành nguyên tử  của các phân tử cho dưới đây, hãy cho biết ở điều kiện thường chất nào (nitơ, hiđro, oxi, clo) tham gia phản ứng hóa học khó nhất và chất nào dễ nhất ? Vì sao ?

N₂ → 2N; ΔH = +946kJ/mol

H₂ → 2H; ΔH = +431,8kJ/mol

O₂ → 2O; ΔH = +491kJ/mol

Cl₂ → 2Cl; ΔH=+238kJ/mol

Phương pháp giải

ΔG = ΔH - T. ΔS 

ΔG càng âm thì phản ứng càng dễ dàng xảy ra.

So sánh ΔG để đưa ra kết luận

Hướng dẫn giải

ΔG = ΔH - T. ΔS 

ΔG càng âm thì phản ứng càng dễ dàng xảy ra.

Ở điều kiện thường tức là 25^oC , T = 298 K, vậy T > 0.

Các phản ứng, chúng đều làm tăng xác suất nhiệt động của hệ lên 2 lần (từ 1 mol tạo thành 2 mol), tức ΔS > 0

Vậy để ΔG càng âm thì ΔH phải càng nhỏ (vì -T.ΔS đã âm)

Theo thứ tự ΔG tăng dần: Cl₂ > H₂> O₂> N₂ 

→ Thứ tự giảm dần khả năng phản ứng:

Cl₂ > H₂ > O₂ > N₂

Vậy tham gia phản ứng khó nhất là N₂, dễ nhất là Cl₂.

Bằng thí nghiệm nào có thể biết được nitơ có lẫn một tạp chất: Clo, Hidro clorua, hidosunfat? Viết Phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải

- Dẫn hỗn hợp khí trên qua dung dịch (KI + hồ tinh bột) 

- Dẫn qua dung dịch Cu(NO₃)₂

- Dẫn qua dung dịch AgNO₃

Hướng dẫn giải

- Dẫn hỗn hợp khí trên qua dung dịch (KI + hồ tinh bột) thấy có màu xanh xuất hiện là có khí clo Cl₂ + 2KI→ 2KCl + I₂,I₂ làm hồ tinh bột hóa xanh.

- Dẫn qua dung dịch Cu(NO₃)₂ có ↓đen là H₂S.

H₂S+Cu(NO₃)₂ → CuS↓đen + 2HNO₃

- Dẫn qua dung dịch AgNO₃ có↓ trắng là HCl.

HCl + AgNO₃ → AgCl↓trắng + HNO₃

Trộn 200ml dung dịch natri nitrit 3M với 200ml dung dịch amoni clorua 2M rồi đun nóng cho đến khi phản ứng thực hiện xong. Xác định thể tích khí của khí nitơ sinh ra (đo ở đktc) và nồng độ mol của mỗi chất trong dung dịch sau phản ứng. Giả thiết thể tích dung dịch biến đổi không đáng kể.

Phương pháp giải

nNH₄Cl = ?, nNaNO₂ = ?

Ta có PTHH:   NH₄ + NaNO₂ → N₂ + NaCl + 2H₂O

nN₂ = nNH₄Cl = ? → VN₂ = ?

Dung dịch sau phản ứng có thể tích = ?

→ nNaCl = nNH₄Cl = ?

→ nNaNO₂ dư = ?

→ C_M = ?

Hướng dẫn giải

nNH₄Cl = 2.0,2 = 0,4 mol, nNaNO₂ = 0,2.3 = 0,6 mol

                              NH₄ + NaNO₂ → N₂ + NaCl + 2H₂O

Trước phản ứng:    0,4       0,6

Phản ứng:              0,4        0,4                   0,4

Sau phản ứng:        0          0,2                   0,4

nN₂ = nNH₄Cl = 0,4 mol

Thể tích N₂ sinh ra ở đktc: VN₂ = 0,4.22,4 = 8,96 (lít)

Dung dịch sau phản ứng có thể tích = 0,2 + 0,2 = 0,4 (lít)

nNaCl = nNH₄Cl = 0,4 mol

nNaNO₂ dư = 0,6 – 0,4 = 0,2 mol

Nồng độ mol/lít của các muối: C_MNaCl = 0,4/0,4 = 1M; C_MNaNO₂= 0,2/0,4 = 0,5M