Người ta sản xuất khi nitơ trong công nghiệp bằng cách nào sau đây?
A. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng.
B. Nhiệt phân dung dịch bão hoà.
C. Dùng photpho để đốt cháy hết oxi không khí.
D. Cho không khí đi qua bột đồng nung nóng
Chọn A
Gói VIP thi online tại VietJack (chỉ 400k/1 năm học), luyện tập gần 1 triệu câu hỏi có đáp án chi tiết
Khi có tia lửa điện hoặc ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng trực tiếp với oxi tạo ra hợp chất X. Công thức của X là
Nung nóng 4,8 gam Mg trong bình phản ứng chứa 1 mol khí . 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
Một bình kín có thể tích là 0,5 lít chứa 0,5 mol và 0,5 mol , ở nhiệt độ . Khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol tạo thành. Hằng số cân bằng của phản ứng tổng hợp là :
Ở nhiệt độ thường, khí nitơ khá trơ về mặt hóa học. Nguyên nhân là do
Hỗn hợp X gồm có . Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe rồi nung nóng biết hiệu suất tổng hợp đạt 40% thì thu được hỗn hợp Y. có giá trị là :
Hỗn hợp khí X gồm 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 hơi so với He bằng 2. Hiệu suất phản ứng tổng hợp là:
Hỗn hợp và 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 đã phản ứng là 10%. Thành phần phần trăm số mol trong hỗn hợp ban đầu là
I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử
- Nitơ (nitrogen) ở ô thứ 7, nhóm VA, chu kì 2 của bảng tuần hoàn.
- Cấu hình electron nguyên tử của nitơ là 1s^22s^22p^3.
⇒ Ba electron ở phân lớp 2p có thể tạo được ba liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác.
- Phân tử nitơ gồm hai nguyên tử, giữa chúng hình thành một liên kết ba: N ≡ N .
II. Tính chất vật lí
- Ở điều kiện thường, nitơ là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196C.
- Khí nitơ tan rất ít trong nước.
- Nitơ không duy trì sự cháy và sự hô hấp.
III. Tính chất hóa học
- Liên kết ba trong phân tử nitơ rất bền.
⇒ Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học.
- Ở nhiệt độ cao, nitơ có thể tác dụng được với nhiều chất.
- Khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử, số oxi hóa của nitơ có thể giảm hoặc tăng, do đó nó thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử.
- Tính oxi hóa vẫn là tính chất chủ yếu của nitơ.
1. Tính oxi hóa
Trong phản ứng với kim loại và hiđro, số oxi hóa của nguyên tố nitơ giảm từ 0 đến -3, nitơ thể hiện tính oxi hóa
a. Tác dụng với kim loại
- Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng được với một số kim loại hoạt động như Ca, Mg, Al,... tạo thành nitrua kim loại.
Thí dụ:
Chú ý: Li có thể phản ứng với ở ngay nhiệt độ thường.
b. Tác dụng với hiđro
- Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có mặt chất xúc tác, nitơ tác dụng trực tiếp với hiđro, tạo ra khí amoniac.
2. Tính khử
Ở nhiệt độ khoảng 3000C (hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi, tạo ra khí nitơ monooxit NO.
- Trong thiên nhiên, khí NO được tạo thành khi có sấm sét.
Hình 1: Sấm sét cung cấp năng lượng cho phản ứng giữa và tạo thành NO
- Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp ngay với oxi của không khí, tạo ra khí nitơ đioxit N màu nâu đỏ.
Lưu ý: Các oxit khác của nitơ như O, , , chúng không điều chế được bằng tác dụng trực tiếp giữa nitơ và oxi.
IV. Ứng dụng
- Nguyên tố nitơ là một trong những thành phần dinh dưỡng chính của thực vật.
- Trong công nghiệp, phần lớn lượng nitơ sản xuất ra được dùng để tổng hợp khí amoniac, từ đó sản xuất ra axit nitric, phân đạm, ...
- Nhiều ngành công nghiệp như luyện kim, thực phẩm, điện tử, ... sử dụng nitơ làm môi trường trơ. Nitơ lỏng được dùng để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác.
V. Trạng thái tự nhiên
- Trong tự nhiên, nitơ tồn tại ở dạng tự do (khí chiếm 78,16% thể tích của không khí) và dạng hợp chất.
- Nitơ thiên nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: (99,63%) và (0,37%).
- Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaN, với tên gọi là diêm tiêu natri.
VI. Điều chế
1. Trong công nghiệp
- Nitơ được sản xuất bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.
+ Sau khi đã loại bỏ C và hơi nước, không khí được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ rất thấp.
+ Nâng nhiệt độ không khí lỏng đến -196C thì nitơ sôi và được lấy ra, còn lại là oxi lỏng, vì oxi lỏng có nhiệt độ sôi cao hơn (-183C).
- Khí nitơ được vận chuyển trong các bình thép, nén dưới áp suất 150 atm.
2. Trong phòng thí nghiệm
- Một lượng nhỏ nitơ tinh khiết được điều chế bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hoà muối amoni nitrit:
NN ↑ + O
- Tuy nhiên, muối này kém bền, có thể được thay thế bằng dung dịch bão hoà của amoni clorua và natri nitrit:
NCl + NaN ↑ + NaCl + 2O