Tại sao ở nhiệt độ thường, nitơ chỉ phản ứng được với liti
Câu 26631 Thông hiểu
Ở điều kiện thường, nitơ phản ứng được với
Đáp án đúng: c
Phương pháp giải
Nitơ --- Xem chi tiết
Mục lục
- 1 Cấu trúc tinh thể
- 2 Điều chế
- 3 Tính chất hóa học
- 4 Ứng dụng
- 5 Tham khảo
- 6 Xem thêm
Cấu trúc tinh thểSửa đổi
α-Li3N [ổn định ở điều kiện thường] có cấu trúc tinh thể bất thường, bao gồm hai kiểu khác nhau của các lớp, một lớp dạng tấm, kết cấu là Li2N chứa 6 ion nitơ phối hợp còn lớp kia chỉ bao gồm các ion lithi.[2]
Hai dạng khác được biết đến là β-Li3N, được hình thành từ pha alpha ở 4.200 ba [4.100atm] có cấu trúc giống natri asenua [Na3As]; γ-Li3N [cùng cấu trúc với Li3Bi] tạo thành từ dạng beta ở 35 đến 45 gigapascal [350.000 đến 440.000atm].[3]
Điều chếSửa đổi
Hợp chất này được tạo ra bằng cách cho hai nguyên tố này phản ứng với nhau, hoặc là bằng cách đốt lithi kim loại trong khí nitơ nguyên chất[4] hay bằng cách cho khí nitơ phản ứng với lithi hòa tan trong natri kim loại lỏng:[2]
6Li + N2 → 2Li3NPhương pháp thứ hai cho sản phẩm tinh khiết hơn.
Tính chất hóa họcSửa đổi
Lithi nitride phản ứng mãnh liệt với nước để giải phóng amonia:
Li3N [rắn] + 3H2O [lỏng] → 3LiOH [dung dịch] + NH3 [khí]Tất cả các nitride dạng ion khác đều thể hiện tính chất này, do ion N3− là một base Bronsted cực mạnh. Nó có đủ điều kiện để coi là một siêu base. Trên thực tế, nó là một base mạnh hơn tất cả các ion hydride, vì thế nó khử proton của hydro ở dưới 300 ℃ [áp suất 0,5 MPa] tạo ra lithi hydride và lithi amit:[5]
Li3N [rắn] + 2H2 [khí] → LiNH2 [rắn] + 2LiH [rắn]Ứng dụngSửa đổi
Lithi nitride rắn là chất điện phân rắn và có hệ số dẫn điện cao nhất trong số các muối vô cơ của lithi. Nó được nghiên cứu một cách rộng rãi như là chất điện phân rắn và làm vật liệu chế tạo anôt [cực dương] trong các loại pin.[6]
Lithi nitride còn được khám phá ra như là một chất trung gian lưu trữ khí hiđrô, do phản ứng của Li3N và H2 là thuận nghịch ở 270 ℃. Người ta đã đạt được tỷ lệ hấp thụ hiđrô tới 11,5% theo trọng lượng của nó.[7]
Tham khảoSửa đổi
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. [1997], Chemistry of the Elements [ấn bản 2], Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN0-7506-3365-4Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả [liên kết]
- ^ a b Barker M. G.; Blake A. J.; Edwards P. P.; Gregory D. H.; Hamor T. A.; Siddons D. J.; Smith S. E. [1999]. “Novel layered lithium nitridonickelates; effect of Li vacancy concentration on N co-ordination geometry and Ni oxidation state”. Chemical Communications [13]: 1187–1188. doi:10.1039/a902962a.
- ^ Walker, G biên tập [2008]. Solid-State Hydrogen Storage: Materials and Chemistry. §16.2.1 Lithium nitride and hydrogen:a historical perspective.
- ^ E. Döneges "Lithium Nitride" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, New York. Vol. 1. p. 984.
- ^ Goshome1, Kiyotaka; Miyaoka2, Hiroki; Yamamoto1, Hikaru; Ichikawa3, Tomoyuki; Ichikawa1, Takayuki; Kojima1, Yoshitsugu [2015]. “Ammonia Synthesis via Non-Equilibrium Reaction of Lithium Nitride in Hydrogen Flow Condition”. Materials TransactionS. 56 [3]: 410–414. doi:10.2320/matertrans.M2014382.
- ^ C. David Desjardins, Hossein Sharifian, Gregory K. MacLean [1989], US patent 4888258. [1]
- ^ Ping Chen; Zhitao Xiong; Jizhong Luo; Jianyi Lin; Kuang Lee Tan [2002]. “Interaction of hydrogen with metal nitrides and amides”. Nature. 420 [6913]: 302–304. doi:10.1038/nature01210. PMID12447436.
Bài 1 trang 31 SGK Hóa 11
Bài 1 [trang 31 SGK Hóa 11]:Trình bày cấu tạo của phân tử N2? Vì sao ở điều kiện thường nitơ là một chất trơ? Ở điều kiện nào nitơ trở nên hoạt động hơn?
Lời giải:
– Cấu hình e của nitơ: 1s22s22p3
CTCT của phân tử nitơ: N ≡ N
– Giữa hai nguyên tử trong phân tử N2hình thành một liên kết ba bền vững. Mỗi nguyên tử ni tơ trong phân tử N2có 8e lớp ngoài cùng, trong sđó có ba cặp e dùng chung và 1 cặp e dùng riêng đã ghép đôi.
Ở điều kiện thường nitơ là chất trơ vì có lên kết ba bền vững giữa hai nguyên tử, liên kết này chỉ bị phân huỷ rõ rệt thành nguyên tử ở nhiệt độ 3000oC.
Ở nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động vì phân tử N2phân huỷ thành nguyên tử nitơ có 5e lớp ngoài cùng và có độ âm điện tương đối lớn [3,04] nên trở nên hoạt động.
Bài 2 trang 31 SGK Hóa 11
Bài 2 [trang 31 SGK Hóa 11]:Nitơ không duy trì sự hô hấp, nitơ có phải khí độc không?
Lời giải:
Nitơ không phải là khí độc mặc dù không duy trì sự hô hấp và sự cháy.
Bài 3 trang 31 SGK Hóa 11
Bài 3 [trang 31 SGK Hóa 11]:a. Tìm các cặp công thức đúng của liti nitrua và nhóm nitrua:
A. LiN3và Al3N
B. Li3N và AlN
C. Li2N3và Al2N3
D. Li3N2và Al3N2
b. Viết phương trình hoá học của phản ứng tạo thành liti nitrua và nhóm nitrua khi cho liti và nhôm tác dụng trực tiếp với nitơ. Trong các phản ứng này nitơ là chất oxi hoá hay chất khử?
Lời giải:
a. Đáp ánB
Khi liên kết với kim loại nitơ dễ nhận thêm 3e [N có 5e lớp ngoài cùng nên có số oxi hoá -3 còn Li dễ nhường 1e và Al dễ nhường 3e nên lần lượt có số oxi hoá là +1 và +3]
b.
Ta thấy trong các phản ứng trên nitơ là chất oxi hoá vì
I. Cấu tạo phân tử
- Nhóm VA có cấu hình electron ngoài cùng là: ns2np3.
- Nên vừa thể hiện được tính oxh và tính khử.
- Cấu hình electron của N2: 1s22s22p3.
- CTCT: N≡ N.
- CTPT: N2.
- Số oxh của N2: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
II. Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên, nito tồn tại ở dạng tự do và dạng hợp chất.
- Ở dạng tự do, nito chiếm 80% thể tích không khí.
- Ở dạng hợp chất, nito có nhiều trong khoáng vật NaNO3có tên là diêm tiêu natri.
Ngoài ra nito có trong thành phần của protein, axit ucleic, … và nhiều hợp chất hữu khác.
III. Tính chất vật lý
-Tính chất vật lý của nitođầu tiên là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí với d = 28/29]. Nó bị hóa lỏng ở -196ºC.
-Nitơ lỏnghay được gọi là được gọi bằng LN2, là cụm từ xuất hiện rộng rãi ngày nay, đặc biệt trong lĩnh vực y tế, bảo quản thực phẩm. Nó tồn tại trong một trạng thái lỏng ở nhiệt độ rất thấp, được tạo ra bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng. Một chất lỏng trong suốt, không màu, hằng số điện môi 1.4.
-Vậy khí nitocó tan trong nước không, nó ít tan trong nước, hoá rắn ở nhiệt độ rất thấp.
-Nhiều người cũng thắc mắckhí nito có cháy không. Câu trả lời là không, khí N2 không duy trì sự cháy và sự hô hấp, nên không gây độc hại.
IV. Ứng dụng và điều chế
1. Ứng dụng
Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm
-Bởi đặc tính trơ về mặt phản ứng, nên ngăn chặn được ảnh hưởng oxy hóa rất tốt. Vì vậy khí này có được ứng dụng trong việc bảo quản thực phẩm.
-Sử dụng để đóng gói hay dạng rời thực phẩm. Bằng cách làm chậm sự ô thiu và các dạng tổn thất khác gây ra bởi sự oxy hóa.
Ứng dụngcủaKhí N2 trong chùi rửa làm sạch
-Ngoài ra loại khí này còn được dùng trong việc chạy phân tích mẫu. Áp dụng trong việc hàn đường ống, cũng như chế tác các loại kim loại. Nâng cao được độ bền lâu chắc chắn hơn. Cách làm sạch đường ống này đảm bảo an toàn. Không làm hư hại tới các sản phẩm đang thực hiện để chế tác. Nên rất được ưa chuộng từ người sử dụng.
Ứng dụng trong việc luyện kim và chế tác kim loại
-Đối với các ngành luyện kim hay sản xuất các linh kiện điện tử, sản xuất thép không gỉ. Thường cần tới sự có mặt củakhí nitođể hỗ trợ sản xuất. Tùy thuộc vào đặc thù của công ty và nhu cầu sử dụng. Sẽ có lưu lượng và mức độ sử dụng lượng không khí này khác nhau.
Ứng dụng của Khí N2 Sử dụng trong việc bơm lốp ô tô và máy bay
-Với việc sở hữu được đặc tính trơ và thiếu các tính chất ẩm, đặc biệt oxy hóa cực thấp. Vì vậy mà nitơ được sử dụng rất nhiều trong việc bơm lốp ô tô hoặc máy bay.
Khí N2Làm sạch để vận chuyển thực phẩm và các mẫu chế phẩm sinh học
-Khí nitocũng được sử dụng trong việc làm lạnh nhằm phục vụ việc vận chuyển thực phẩm. Một số đặc tính giúp làm lạnh an toàn mà không gây hại cho thực phẩm. Giúp ích cho việc bảo vệ các bộ phận thân thể. Cũng như đảm bảo cho các tế bào tinh trùng và trứng được bảo quản. Ứng dụng trong việc bảo vệ các mẫu và chế phẩm sinh học cơ thể người an toàn.
Ứng dụng của Khí N2 trong trong ngành giáo dục
-Nito là thành phần trong rất nhiều hợp chất. Vì vậykhí nitocũng được sử dụng trong bộ môn hóa học. Đảm bảo áp dụng nghiên cứu. Cũng như giáo dục cho các học sinh biết đặc tính của một số hợp chất.
-Ngoài ra khí này cũng có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong đời sống. Đây được coi là một loại khí quan trọng với cơ thể sống.
Trình bày cấu tạo của phân tử N2? Vì sao ở điều kiện thường nitơ là một chất trơ? Ở điều kiện nào nitơ trở nên hoạt động hơn?
Xem lời giải