Đáp án đúng là : C

- Trong công nghiệp, nitơ được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

Đây là phương pháp tách nitơ từ không khí dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các thành phần trong không khí.

+ Nén và làm lạnh không khí:

Không khí được nén lại ở áp suất cao và sau đó làm lạnh sâu để chuyển thành trạng thái lỏng. Quá trình này làm giảm nhiệt độ của không khí xuống khoảng -200°C, tại đó không khí chuyển thành dạng lỏng.

+ Loại bỏ tạp chất:

Trước khi làm lạnh, không khí được loại bỏ các tạp chất như hơi nước (H₂O), carbon dioxide (CO₂) vì chúng có thể đóng băng và gây tắc nghẽn thiết bị.

+  Chưng cất phân đoạn:

Không khí lỏng được đưa vào tháp chưng cất phân đoạn.

Ở đây, nhờ sự khác biệt về nhiệt độ sôi:

Nitơ (N₂) có nhiệt độ sôi thấp hơn (-196°C) sẽ bay hơi trước.

Oxy (O₂) có nhiệt độ sôi cao hơn (-183°C) sẽ hóa lỏng và tách ra.

Các khí hiếm như argon (Ar) cũng được tách ra trong quá trình này.

+ Thu hồi nitơ:

Khí nitơ được thu hồi ở phần trên của tháp chưng cất và được nén lại để lưu trữ hoặc sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

→ C đúng.A,B,D sai.

 * 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 1s22s22p3.

⇒ 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 -196 oC.

- 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.

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.

$\stackrel{0}{{\mathrm{N}}_2}+3{\mathrm{H}}_2\underset{\mathrm{xt}}{\overset{\mathrm{t}°, \mathrm{p}}{\rightleftarrows }}2\stackrel{-3}{\mathrm{N}}{\mathrm{H}}_3$

2. Tính khử

Ở nhiệt độ khoảng 3000oC (hoặc nhiệt độ của lò hồ quang điện), nitơ kết hợp trực tiếp với oxi, tạo ra khí nitơ monooxit NO.

$\stackrel{0}{{\mathrm{N}}_2}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\rightleftarrows }2\stackrel{+2}{\mathrm{NO}}$

- Trong thiên nhiên, khí NO được tạo thành khi có sấm sét.

- Ở điều kiện thường, khí NO không màu kết hợp ngay với oxi của không khí, tạo ra khí nitơ đioxit NO2 màu nâu đỏ.

$2\stackrel{+2}{\mathrm{N}}\mathrm{O}+{\mathrm{O}}_2\to 2\stackrel{+4}{\mathrm{N}}{\mathrm{O}}_2$

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.

Xem thêm các bài viết liên quan,chi tiết khác:

Lý thuyết Hóa 11 Bài 7: Nitơ

Mục lục Giải SBT Hóa 11 Bài 7: Nitơ

Đáp án D

Trong phòng thí nghiệm, điều chế 1 lượng nhỏ nitơ tinh khiết bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hòa muối amoni nitrit:

NH₄NO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$N₂↑ + 2H₂O

Đáp án D

Sản xuất phân lân là ứng dụng của axit H₃PO₄.

Đáp án B

Phương trình hóa học:

N₂ + 3H₂ $\underset{xt}{\overset{t^0,P}{\rightleftarrows }}2N{H}_3$

Xét hỗn hợp X

$\frac{n_{N_2}}{n_{H_2}}=\frac{3,6.2-2}{28-3,6.2}=\frac{1}{4}$→ Hiệu suất tính theo N₂.

Giả sử n_X = 5 mol → $n_{H_2}=4mol;n_{N_2}=1mol$

$\begin{array}{l}{m}_X=m_Y\to \frac{{\overline{M}}_X}{{\overline{M}}_Y}=\frac{n_Y}{n_X}\\ \to n_Y=\frac{3,\mathrm{6.2.5}}{4.2}=4,5mol\end{array}$

$n_{N_2}$_{hản ứng} = x mol →$n_{H_2}$_{phản ứng} = 3x mol;

 $n_{N{H}_3}=2xmol\sqrt{a^2+b^2}$

→ $(1-x)+(4-3x)+2x=4,5$

$\to x=0,25mol$

$\to H=\frac{x}{1}.100\%=25\%$

Đáp án A

NH₄NO₂ $\stackrel{t°}{\to }$ N₂ + 2H₂O.

Đáp án C

Nitơ nằm ở ô 7, chu kì 2, nhóm VA trong bảng tuần hoàn.

Đáp án A

Các nguyên tố thuộc nhóm VA trong bảng tuần hoàn: N, P, As, Sb,…

Đáp án D

Nguyên tử nitơ có 7 electron

→ Cấu hình electron: $1s^{2}2s^{2}2p^3$

Đáp án A

Phân tử nitơ gồm hai nguyên tử liên kết với nhau bởi một liên kết ba. Mà liên kết ba thì rất bền, ở 3000${}_{o}C$ chưa phân hủy rõ rệt thành các nguyên tử.

→ Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học.

Đáp án C

Phản ứng của nitơ với oxi thì nitơ đóng vai trò là chất khử.

$\stackrel{0}{N_2}$ +  O₂ $\stackrel{t^o}{\rightleftarrows }$$2\stackrel{+2}{N}O$

Đáp án B

Nitơ phản ứng được với một số loại kim mạnh, H₂ và O₂.

2Al + N₂ $\stackrel{t^o}{\to }$2AlN

N₂  +  3H₂ $\underset{xt}{\overset{t^o,p}{\rightleftarrows }}$ 2NH₃

N₂  +  3Mg  $\stackrel{t^o}{\to }$Mg₃N₂

Đáp án B

Trước phản ứng: [H₂] = 1M, [N₂] = 1M

Sau phản ứng: [NH₃] = 0,4M

$K_C=\frac{{(0,4)}^2}{0,8.{(0,4)}^3}=3,125$

Đáp án A

NaNO₂ + NH₄Cl $\stackrel{t^O}{\to }$N₂↑ + NaCl + 2H₂O

Đáp án C

N₂ + O₂ $\underset{}{\overset{t^o}{\rightleftarrows }}$2NO

Đáp án B

$\stackrel{0}{N_2}$ +  O₂ $\stackrel{t^o}{\rightleftarrows }$  2$\stackrel{+2}{N}O$

Trong phản ứng này, số oxi hóa của N tăng từ 0 lên +2 → N₂ đóng vai trò là chất khử.

Đáp án D

$\begin{array}{l}{n}_{Mg}=0,2mol\\ \frac{n_1}{n_2}=\frac{P_1}{P_2}\Rightarrow \frac{1}{n_2}=\frac{P_1}{0,95P_1}\\ \to n_2=0,95mol\end{array}$

N₂  +  3Mg  $\stackrel{t^o}{\to }$Mg₃N₂

→$n_{H_2}$_{phản ứng} = 1- 0,95 = 0,05 mol

→ n_Mg = 3$n_{H_2}$_{phản ứng} = 0,15 mol

% Mg _{phản ứng} =$\frac{0,15}{0,2}.100\%=75\%$

Đáp án A

Nhận thấy: $\frac{0,2}{1}<\frac{0,8}{3}$→ Hiệu suất tính theo N₂

→ $H=\frac{0,15}{0,2}.100\%=75\%$

Đáp án là B

Không khí chứa 78,1% thể tích là N₂, oxi chiếm 20,9% thể tích, 1% là hơi nước và các khí khác.

Đáp án C

Phản ứng nhiệt phân: NH₄NO₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ N₂ + 2H₂O.

$n_{N{H}_{4}N{O}_2}=\frac{40}{64}=0,625mol$→ $n_{N_2}=0,625mol$

$\to V_{N_2}=0,625.22,4=14$ lít

Đáp án A

Trong phòng thí nghiệm, điều chế 1 lượng nhỏ nitơ tinh khiết bằng cách đun nóng nhẹ dung dịch bão hòa muối amoni nitrit:

NH₄NO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$N₂↑ + 2H₂O

Đáp án B

Khí NO không màu hóa nâu ngay ngoài không khí.

2NO + O₂ → 2NO₂

Đáp án A

N₂ công thức cấu tạo là : N≡N$\to$ N có cộng hóa trị là 3

N₂ là đơn chất $\to$ N có số oxi hóa  là 0

Đáp án A

Li có thể tác dụng với khí N₂ ở nhiệt độ thường.

3Li + N₂  → 2Li₃N

Đáp án A

$\frac{M_B}{M_A}=\frac{10}{6}\to \frac{n_A}{n_B}=\frac{10}{6}$

Giả sử V_A = 10 lít → V_B = 6 lít

→ $V_{N_2}=2,5$lít và  $V_{H_2}=7,5$lít

$\begin{array}{l}{N}_2 + 3H_2 \underset{xt}{\overset{t^o,P}{\rightleftarrows }}2N{H}_3\\ Ban\text{\hspace{0.17em}dau }:2,5 7,50 lit\\ Phanung : x3x\leftarrow 2x lit\\ Sauphaung:(2,5-x) (7,5-3x) 2x lit\end{array}$

→ $(2,5-x)+(7,5-3x)+2x=6$

→ x = 2 lít

Do tỉ lệ thể tích của N₂ và H₂ là 1:3 → hiệu suất tính theo khí nào cũng được.

$\to H=\frac{2}{2,5}.100\%=80\%$

Đáp án A

Trong công nghiệp, khí N₂ được điều chế bằng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

Đáp án D

N₂ + 3H₂ $\underset{xt}{\overset{t^o,P}{\rightleftarrows }}$2NH₃           $\Delta H<0$

Phản ứng điều chế NH­₃ là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt.

→ Tuân thủ theo nguyên lí Lơ Sa-tơ-li-ê

→ Hiệu suất của phản ứng giữa N₂ và H₂ tạo thành NH₃ tăng nếu tăng áp suất, giảm nhiệt độ.

Thực tế, thì điều kiện được áp dụng trong công nghiệp:

– Nhiệt độ: 450 – 500 ${}_{o}C$ Ở nhiệt độ thấp hơn, cân bằng hoá học trên chuyển dịch sang phải làm tăng hiệu suất phản ứng, nhưng lại làm giảm tốc độ phản ứng.

– Áp suất cao, từ 200 đến 300 atm.

– Chất xúc tác là sắt kim loại được trộn thêm Al₂O₃, K₂O,…

Đáp án C

Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học do phân tử nitơ có liên kết ba khá bền.

Đáp án C

N₂ + O₂ $\underset{}{\overset{t^o}{\rightleftarrows }}$ 2NO

2NO + O₂ → 2NO₂

Đáp án B

Để loại bỏ các khí HCl, Cl₂, CO₂ và SO₂ có lẫn trong khí N₂ người ta sử dụng lượng dư dung dịch Ca(OH)₂ vì các tạp chất khí tác dụng với Ca(OH)₂ bị giữ lại trong dung dịch, N₂ không phản ứng sẽ thoát ra.

2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O

4Cl₂ + 2Ca(OH)₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃↓ + H₂O

Đáp án A

Nitơ có số oxi hóa âm trong hợp chất với nguyên tố H ($\stackrel{-3}{N}{H}_3$).