Câu hỏi và bài tập môn Hóa Học Lớp 11 sách Kết nối tri thức - Bài 4: Nitrogen

Nội dung text: Câu hỏi và bài tập môn Hóa Học Lớp 11 sách Kết nối tri thức - Bài 4: Nitrogen

1. BÀI 4: NITROGEN Câu 1. Dựa vào tương tác van der Waals, hãy giải thích tại sao đơn chất N2 khĩ hĩa lỏng và ít tan trong nước. Câu 2. Trong phương trình hĩa học của phản ứng tổng hợp ammonia, hãy xác định các nguyên tử cĩ sự thay đổi số oxi hĩa và vai trị của nitrogen. Câu 3. Trong phương trình hĩa học của phản ứng giữa nitrogen và oxygen: a) Hãy các định các nguyên tử cĩ sự thay đối số oxi hĩa. b) Tại sao thực tế khơng sử dụng phản ứng để tạo ra NO, một hợp chất trung gian quan trọng trong cơng nghiệp sản xuất nitric acid? Câu 4. Viết các phương trình hĩa học minh họa quá trình hình thành đạm nitrate trong tự nhiên xuất phát từ nitrogen. Câu 5. a) Tại sao nitrogen lỏng được dùng để bảo quản mẫu vật phẩm trong y học? b) Tại sao dùng khí nitrogen để làm căng vỏ bao bì thực phẩm mà khơng dùng khơng khí? Câu 6. Trong buổi sinh nhật của G. Scanlon, cơ đã uống thứ cocktail Jagermeister được pha với nitrogen lỏng để tạo “hiệu ứng tỏa khĩi” trong lễ sinh nhật thứ 18. Scanlon đã bị khĩ thở và đau bụng dữ dội sau khi uống cocktail. Cơ được đưa tới bệnh viện Lancaster Royal Infirmary (Vương quốc Anh) được chẩn đốn thủng dạ dày và phải mổ cấp cứu để cắt dạ dày. (Theo: News.go.vn). Nguyên nhân nào làm cho cơ gái bị thủng dạ dày? Câu 7. Đồ thị sau biểu diễn %NO theo thể tích trong hỗn hợp khi tổng hợp từ N2 và O2. a) Dựa vào đồ thị hãy cho biết quá trình tổng hợp NO từ N2 và O2 là dễ hay khĩ thực hiện?
2. b) Trong tự nhiên, khí NO thường được tạo ra khi nào? Câu 8. Hiện nay người ta sản xuất ammonia khơng từ nitrogen và hydrogen tinh khiết mà tiến hành sự chuyển hố cĩ xúc tác một hỗn hợp gồm khơng khí, hơi nước và khí thiên nhiên (cĩ thành phần chính là methane). Phản ứng điều chế hydrogen: CH4 + 2H2O CO2 + 4H2. (1) Phản ứng khử oxygen để thu nitrogen trong khơng khí: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O. (2) Phản ứng tổng hợp ammonia: N2(khí) + 3H2(khí) 2NH3(khí) (3) 3 Để sản xuất một tấn khí ammonia cần lấy 841,7 m khơng khí (chứa 21,03% O2; 78,02% N2; cịn lại là khí hiếm). Hỏi cần phải lấy bao nhiêu m3 khí methane và bao nhiêu m3 hơi nước để cĩ đủ lượng hydrogen và nitrogen theo tỉ lệ 1:3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp ammonia. Giả thiết phản ứng (1) và (2) đều xảy ra hồn tồn và các thể tích khí xét ở cùng điều kiện. Hướng dẫn giải 3 Thể tích khí N2 trong 841,7 m khơng khí là: VN2= . 3 Thể tích khí O2 trong 841,7 m khơng khí là: VO2= Thể tích khí H2 cần là: VH2= 3.VN2 = Thể tích CH4 cần là: VCH4= ¼.VH2 + ½.VO2 = . Thể tích hơi nước cần là: VH2O = ½.VH2 = Câu 9. Hệ thống túi trên ơ tơ là thiết bị thụ động được trang bị trên ơ tơ nhằm hạn chế va đập gây tổn thương cho người ngồi trên xe khi cĩ va chạm xảy ra. Theo các thống kê tại Mỹ, hệ thống túi khí giúp hạn chế nguy cơ thương vong lên đến 30%. Khi xe gặp sự cố nguy hiểm, hệ thống túi khí sẽ phồng lên rất nhanh để tạo thành đệm hơi giúp làm giảm chấn thương cho người ngồi trong xe và sẽ nhanh chĩng xẹp đi. Nguyên lý hoạt động của túi khí thơng qua việc áp dụng phản ứng phân hủy đơn giản của sodium azide, một hợp chất ion chứa các ion sodium và ion azide, N3 , phân hủy nhanh chĩng để giải phĩng khí N2. Một túi khí được trang bị sẵn một xi lanh nhỏ chứa hỗn hợp các chất rắn sodium azide (NaN3), potassium nitrate (KNO3) và silicon dioxide (SiO2). Khi xe giảm tốc độ nhanh, chẳng hạn như khi va chạm, một cảm biến sẽ gửi tín hiệu điện đến hỗn hợp, nhanh chĩng đốt cháy và phân hủy sodium azide đồng thời giải phĩng khí nitrogen làm phồng túi khí. Các phản ứng xảy ra như sau: (1) 2NaN3(s) 2Na(s) +3N2(g) (2) 10Na(s) +2KNO3(s) K2O(s) +5Na2O(s) +N2(g) to (3) K2O(s) +Na2O(s) +SiO2(s)  thủy tinh Giải thích vai trị của KNO3 và SiO2 trong túi khí. Tính thể tích khí N2 (điều kiện chuẩn) được giải phĩng trong túi khí khi phân hủy 150 gam sodium azide. Câu 10. Khi bị bắt lửa hoặc bị tác động đột ngột, nitroglycerine bị phân hủy rất nhanh và tỏa nhiệt: 4C3H5N3O9(l) 6N2(g) +12CO2(g) +10H2O(g) +O2(g); r H= 5678kJ Nitroglycerine nguyên chất rất nguy hiểm. Năm 1867, Alfred Nobel đã phát hiện ra rằng nếu nitroglycerine được hấp thụ vào silica xốp thì nĩ cĩ thể được xử lý khá an tồn. Ơng đặt tên cho hỗn hợp mới này là thuốc nổ. Tại sao phản ứng nổ trên khơng tạo thành hợp chất oxide của nitrogen? Tính enthalpy tạo thành chuẩn của nitroglycerine biết Ho 393,5kJ/mol , f 298,CO2(g) Ho 241,8kJ/mol . f 298,H2O(g)
3. Tại sao nitroglycerine lại được sử dụng làm thuốc nổ? Khối lượng riêng của nitroglycerine là 1,60 g/ml. Tính thể tích (lít) khí tạo thành khi 5,0 mL nitroglycerine phát nổ. Giả sử nhiệt độ tăng lên đến 425oC, áp suất là 1 bar. Câu 11.Vì sao người ta phải bơm khí nitrogen vào các khoang chứa của tàu chở dầu sau khi chuyển dầu ra khỏi khoang? Câu 12.Cho biết năng lượng liên kết của phân tử fluorine, nitrogen lần lượt là 159 kJ.mol-1 và 946 kJ.mol-1 Giải thích nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt giá trị năng lượng liên kết giữa hai phân tử trên. Cho biết chất nào hoạt động hố học hơn. Câu 13.Sử dụng kiến thức hố học để giải thích câu ca dao sau: “Lúa chiêm lấp lĩ đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm, phất cờ mà lên” Câu 14.Viết phương trình hố học của phản ứng giữa nitrogen với hydrogen và với oxygen. Nếu ứng dụng của mỗi phản ứng này trong thực tế. Câu 15.Trong cơng nghiệp, ammonia được sản xuất dựa vào phản ứng thuận nghịch giữa nitrogen và hydrogen trong thiết bị kín. a) Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì trong thiết bị sẽ cĩ các khí nào? 0 0 0 b) Biết nhiệt độ hĩa lỏng của các chất H2,N2,NH3 lần lượt là -252.87 c;-196 c; -33.3 c . Từ đĩ cho biết, nếu giữ nguyên áp suất và làm lạnh thiết bị thì khí nào sẽ hố lỏng đầu tiên. Câu 16.Ngồi đơn chất nitrogen, thì nguyên tố nitrogen cịn tồn tại dưới dạng nào? Câu 17.Nitrogen nặng hơn hay nhẹ hơn khơng khí. Tại sao? Câu 18.Người ta cĩ thể thu khí nitrogen trong phịng thí nghiệm bằng phương pháp đẩy nước. Hãy giải thích điều này. Câu 19.Giải thích vì sao người ta bơm khí nitrogen vào những lọ vaccine. Câu 20.Trình bày cấu tạo của phân tử N2. Giải thích vì sao ở điều kiện thường, N2 khá trơ về mặt hố học. Câu 21.Viết phương trình hố học chứng minh tính oxi hố và tính khử của nitrogen. Cho biết số oxi hố của nitrogen thay đổi như thế nào trong các phản ứng hố học đĩ. Câu 22.Dựa vào giá trị năng lượng liên kết (Eb), hãy dự đốn ở điều kiện thường, chất nào (nitrogen, hydrogen, oxygen, chlorine) khĩ và dễ tham gia phản ứng hố học nhất. Vì sao?
4. a)N2(g)→2N(g)Eb=945kJ/mol ;b)H2(g)→2H(g) Eb=432kJ/mol ;c)O2(g)→2O(g)Eb=498kJ/mol ;d)Cl2(g)→2Cl(g)Eb=243kJ/mol