I.MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: Hs biết: Vị trí của nitơ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron của nitơ và cấu tạo phân tử N2. Hs hiểu: Tính chất vật lí, tính chất hóa học cơ bản của nitơ, ứng dụng và điều chế nitơ. 2. Kỹ năng: Viết cấu hình eletron, công thức cấu tạo phân tử. Dự đoán tính chất hóa học của nitơ dựa vào cấu tạo nguyên tử, phân tử. Chọn phản ứng hóa học để minh họa. Đọc, tóm tắt thông tin về tính chất vật lí, ứng dụng và điều chế nitơ. 3. Thái độ: Hs tự giác, tích cực nghiên cứu tính chất của các chất. Biết làm việc hợp tác với các hs khác để xây dựng kiến thức mới về nitơ. II. CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS: 1. Chuẩn bị của giáo viên: Máy tính, máy chiếu. Điều chế sẵn khí nitơ cho vào các ống nghiệm đậy kín nút. Hệ thống câu hỏi (phiếu học tập) 2. Chuẩn bị của học sinh: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Xem lại cấu tạo phân tử nitơ.
Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 NITƠ I.MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: - Hs biết: Vị trí của nitơ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron của nitơ và cấu tạo phân tử N 2 . - Hs hiểu: Tính chất vật lí, tính chất hóa học cơ bản của nitơ, ứng dụng và điều chế nitơ. 2. Kỹ năng: - Viết cấu hình eletron, công thức cấu tạo phân tử. - Dự đoán tính chất hóa học của nitơ dựa vào cấu tạo nguyên tử, phân tử. Chọn phản ứng hóa học để minh họa. - Đọc, tóm tắt thông tin về tính chất vật lí, ứng dụng và điều chế nitơ. 3. Thái độ: - Hs tự giác, tích cực nghiên cứu tính chất của các chất. - Biết làm việc hợp tác với các hs khác để xây dựng kiến thức mới về nitơ. II. CHUẨN BỊ CỦA GV VÀ HS: 1. Chuẩn bị của giáo viên: - Máy tính, máy chiếu. - Điều chế sẵn khí nitơ cho vào các ống nghiệm đậy kín nút. - Hệ thống câu hỏi (phiếu học tập) 2. Chuẩn bị của học sinh: - Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. - Xem lại cấu tạo phân tử nitơ. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Ổn định tình hình lớp: Điểm danh hs trong lớp, ổn định trật tự. 2. Đặt vấn đề: - Như chúng ta đã biết, không khí bao quanh chúng ta là hỗn hợp của rất nhiều khí như Nitơ, Oxi, Đioxit Cacbon, Argon, Hidro,… Trong đó Nitơ chiếm tỉ lệ lớn nhất là 78% tiếp đến là Oxi 21%. Chiếm tỉ lệ rất lớn song nó có duy trì sự sống không?! Và tính chất hóa lý của Nitơ ra sao? Hay ứng dụng cũng như điều chế Nitơ như thế nào? Để giải đáp những thắc mắc trên chúng ta hãy cùng đến với bài học ngày hôm nay. BÀI NITƠ. - Tiến trình bài dạy: HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS NỘI DUNG Hoạt động 1: vị trí và cấu hình electron nguyên tử: - Gv dựa vào phiếu học tập số 1, yêu cầu hs thảo luận sau đó phát biểu ý kiến: Gv quan sát, lắng nghe, đánh giá và kết luận. Nhóm hs làm việc, thảo luận, báo cáo kết quả. Hs: Nitơ ở vị trí: ô thứ 7, chu kỳ 2, nhóm VA. (Z=7) 1s 2 2s 2 2p 3 có 5e lớp ngoài cùng. 3e ở phân lớp 2p có thể tạo 3 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác. Hs: lên bảng viết CTCT phân tử nitơ theo quy tắc bát tử: N≡N. Có 3 liên kết cộng hóa trị không cực trong phân tử N 2 . Hs các nhóm khác lắng nghe và đóng góp ý kiến như nội dung sgk. I. VỊ TRÍ, CẤU HÌNH ELECTRON NGUYÊN TỬ VÀ CẤU TẠO PHÂN TỬ NITƠ: - Vị trí Nitơ: ô thứ 7, chu kỳ 2, nhóm VA. - Cấu hình e: 1s 2 2s 2 2p 3 - Nitơ có 5 electron lớp ngoài cùng, 3 electron độc thân. - Cấu tạo phân tử nitơ: CTPT: N2. Công thức electron: :NN: CTCT: N≡N Liên kết trong phân tử nitơ là liên kết 3, thuộc loại liên kết cộng hóa trị không cực. Hoạt động 2: tính chất vật lí: - Gv phát phiếu học tập số 2. cho hs quan sát bình chứa khí nitơ và kết hợp sgk nhận xét - Hs nêu các tính chất vật lí của nitơ dựa vào bình mẫu chứa khí nitơ và các kiến thức sgk. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ: Ở điều kiện thường: - Là chất khí không màu, không mùi, không vị. 1 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 về màu sắc, mùi vị, tỉ khối so với không khí, nhiệt độ hóa lỏng, hóa rắn, tính tan trong nước, khả năng duy trì sự cháy, sự hô hấp của khí nitơ. Gv: Có độc không? Thể tích nitơ thường chiếm bao nhiêu trong không khí? Gv thông tin thêm về thí nghiệm “say nitơ” và tác hại của nitơ trong việc lặn sâu. Hs: Khí N 2 không độc, chiếm 4/5 thể tích kk. - = 28/29 hơi nhẹ hơn kk. - Hóa lỏng ở -196 o C, hóa rắn ở -210 o C. - Rất ít tan trong nước. - Không duy trì sự cháy và sự sống. Hoạt động 3: tính chất hóa học: Gv phát phiếu học tập số 3 cho các nhóm thảo luận: Gv bổ sung: ở nhiệt độ cao, đặc biệt có xúc tác, nitơ trở nên hoạt động hơn và có thể td nhiều chất. Gv đặt vấn đề: hãy cho biết số oxi hóa của nitơ trong các chất sau: NH 3 , Mg 3 N 2 , N 2 , N 2 O, NO, NF 3 , NO 2 , HNO 3 ? -Dựa vào số oxi hóa đơn chất nitơ hãy dự đoán tính chất hóa học của đơn chất nitơ? GV dẫn dắt: vậy tính chất của nitơ thể hiện trong các phản ứng như thế nào chúng ta cùng tìm hiểu: Các nhóm thảo luận và giải đáp. Hs: do 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 1liên kết ba không phân cực nên rất bền, năng lượng liên kết lớn, vì thế nitơ khá trơ về mặt hóa học ở nhiệt độ thường. Hs xác định số oxi hóa của nitơ. Hs: khi tham gia phản ứng oxi hóa khử, số oxi hóa của nitơ trong phân tử N 2 tăng lên hoặc giảm xuống vì thế N 2 thể hiện tính khử hoặc thể hiện tính oxi hóa. III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: - Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hóa học. Còn ở nhiệt độ cao, đặc biệt có xúc tác, nitơ trở nên hoạt động hơn và có thể tác dụng nhiều chất. - Tùy thuộc vào sự thay đổi số oxi hóa, nitơ có thể thể hiện tính khử hay tính oxi hóa.(nhấn mạnh: chủ yếu là tính oxi hóa). Hoạt động 4: Tính oxi hóa: Gv: Yêu cầu hs kể tên 1 số kim loại hoạt động mạnh mà hs biết? Yêu cầu hs viết PTPƯ của nitơ với Li, Mg. Ghi rõ điều kiện. Gọi tên sản phẩm. Hs: kim loại mạnh như Li, Na, K, Mg, Ba… Hs viết PTPƯ lên bảng 3Mg + N 2 Mg 3 N 2 Magie nitrua 6Li +N 2 2Li 3 N Liti nitrua 1. Tính oxi hóa: a. Tác dụng với kim loại mạnh (Li, Na, K, Mg, Ba…) Ví dụ: 3Mg + N 2 Mg 3 N 2 Magie nitrua 2 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 Gv: Cho hs xác định số oxi hóa của nitơ trước và sau phản ứng và vai trò của chất tham gia phản ứng. Giải thích? Gv lưu ý hs: Li tác dụng với N 2 ở nhiệt độ thường. Gv: Yêu cầu hs viết PTPƯ với hidro, xác định số oxi hóa của nitơ trước và sau phản ứng và vai trò của chất tham gia phản ứng. Gv: yêu cầu hs kết luận tính chất hóa học N 2 khi tác dụng với kim loại và hidro. Gv thông tin thêm: Đặc điểm của PƯ N 2 với H 2 là thuận nghịch. Điều kiện PƯ là t o , p, xt. Gv dẫn dắt: Cha ông ta ngày xưa có câu “Lúa chiêm lất ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Câu ca dao trên thể hiện kinh nghiệm của người xưa trong việc đồng áng tuy nhiên nó lại được giải thích theo hóa học một cách rất đơn giản. Chúng ta sẽ tìm lời giải thích đó trong phần tiếp theo. Hs: Trong 2 phản ứng trên, N 2 thể hiện tính oxi hóa. Do số oxi hóa của nitơ giảm từ 0 –3. Mg và Li thể hiện tính Khử. Hs viết PTPƯ lên bảng N 2 + 3H 2 2NH 3 Hs: vậy khi tham gia phản ứng với kim loại mạnh, hoặc với hidro, N 2 thể hiện tính oxi hóa (do có số oxi hóa giảm từ 0 –3) 6Li +N 2 2Li 3 N Liti nitrua b. Tác dụng với hidro: N 2 + 3H 2 2NH 3 3 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 Hoạt động 5: tính khử: Gv: Yêu cầu học sinh chú ý hình … trong SGK trang … Quá trình trên thu được sản phẩm gì? Viết PTPƯ? Gv: Yêu cầu hs xác định số oxi hóa các nguyên tố trước và sau phản ứng và nêu vai trò của nitơ. Gv bổ sung: đây là phản ứng thuận nghịch. Và khí NO sinh ra kết hợp dễ dàng với O 2 trong không khí tạo thành NO 2 (màu nâu đỏ) Gv: có 1 số oxit khác của nitơ như: N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 chúng không điều chế trực tiếp từ nitơ và oxi. Gv: giải thích câu ca dao. Gv: cho hs kết luận tính chất hóa học N2. Gv củng cố: phát phiếu học tập số 4. Gv dẫn dắt: vậy dựa vào những tính chất trên chúng ta xem nitơ có những ứng dụng như thế nào? Hs: quan sát hình vẽ Qúa trình trên tạo ra khí Nitơ monooxit N 2 + O 2 2NO Hs: Trước phản ứng, số oxi hóa của N và O đều là 0. Sau phản ứng, số oxi hóa của O là –2, của N là +2. N 2 tác dụng với O 2 thể hiện tính khử do có số oxh tăng từ 0 +2 Hs: N 2 thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (như O 2 ), thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn (như kim loại mạnh, H 2 ). Hs: 1C (H 2 , Na, O 2 , Mg.) 2D (N 2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh và hiđro, thể hiện tính khử khi tác dụng với O 2 ) 2. Tính khử: Tác dụng với oxi: N 2 + O 2 2NO NO kết hợp dễ dàng với oxi: 2NO + O 2 2NO 2 (nâu đỏ) Chú ý: 1 số oxit khác của nitơ như: N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5 chúng không điều chế trực tiếp từ nitơ và oxi. *Kết luận: N 2 thể hiện tính khử khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (như O 2 ), thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn như (kim loại mạnh, H 2 ). Hoạt động 6: Ứng dụng: Gv: dựa vào kiến thức thực tế, tính chất đã học trên và tư liệu sgk cho biết ứng dụng quan trọng của nitơ? Hs: Nêu các ứng dụng của nitơ: là thành phần dinh dưỡng chính của thực vật, tổng hợp NH 3 , sản xuất HNO 3 , phân đạm… Trong công nghiệp luyện kim, thực phẩm, điện tử…tạo môi trường trơ, nitơ lỏng còn ứng dụng trong bảo IV. ỨNG DỤNG Nitơ à thành phần cấu tạo nên protêin, thành phần dinh dưỡng chính của thực vật. (phải là cơ thể sống mới đúng chứ) - Công nghiệp: * Tổng hợp NH 3 , sản xuất HNO 3 , phân đạm… 4 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 Gv bổ sung: Nguyên tố N là thành phần của protein. Khí N 2 có t o sôi thấp nên dùng làm lạnh trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm. Dựa vào tính trơ của nitơ mà bảo quản tranh vẽ trong viện bảo tàng (chứa đầy khí nitơ trong ống của cuộn tranh tránh bị các phân tử khác oxi hóa hư màu vẽ). N 2 còn được bơm vào bóng đèn điện để giảm sự bốc hơi kim loại trên bề mặt dây tóc, hay bơm nitơ vào phổi bệnh nhân lao để ép lá phổi cho nó nghỉ ngơi… quản máu và các vật mẫu sinh học khác… * Môi trường trơ trong luyện kim, thực phẩm, điện tử… - Y tế: N 2 lỏng: bảo quản mẫu máu, các mẫu vật sinh học khác… Hoạt động 7: Trạng thái tự nhiên và điều chế: Gv: Trong tự nhiên nitơ ở đâu và các dạng tồn tại nó là gì? Gv: Người ta điều chế nitơ bằng cách nào? Gv: Dùng hình ảnh để giảng giải phương pháp, nguyên tắc cho hs hiểu phương pháp tách nitơ trong công nghiệp. Gv: Dựa vào tính chất nào mà người ta sản xuất nitơ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Gv trình bày cách điều chế nitơ trong phòng thí nghiệm. Hs: Nitơ tồn tại ở 2 dạng: Dạng tự do, nitơ có nhiều trong không khí (chiếm gần 4/5 thể tích không khí). Dạng hợp chất, nitơ có trong diêm tiêu natri (NaNO 3 ). Hs: kết hợp sgk trả lời. Hs: dựa vào tính chất vật lí của nitơ. Nitơ sôi ở – 196 o C V. Trạng thái tự nhiên: SGK VI. Điều chế: a. Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn không khí lỏng. b. Trong phòng thí nghiệm: NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O NH 4 Cl + NaNO 2 NaCl + N 2 + 2H 2 O Hoạt động 7: Củng cố Gv yêu cầu học sinh nắm vững các ý sau: - Tính chất vật lý của N 2 . - N 2 thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử nhưng tính oxi hóa là tính chất chủ yếu. - Phương pháp điều chế N 2 5 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm. Gv phát phiếu học tập số 5 Gv cho bài tập về nhà. Hs: 1C; 2C; 3A; 4B; 5A; 6C PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 - Dựa vào bảng tuần hoàn cho biết nitơ ở vị trí nào? - Hãy viết cấu hình electron của nguyên tử N, từ đó nhận xét về số e lớp ngoài cùng (số electron độc thân) - Viết CT electron, CT cấu tạo của phân tử N2 (theo quy tắc bát tử). - Nhận xét đặc điểm liên kết giữa 2 nguyên tử nitơ như thế nào? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - Em hãy cho biết trạng thái, màu sắc, mùi, vị, tính tan trong nước của nitơ? - Tính tỷ khối ? Từ đó cho biết N 2 nặng hay nhẹ hơn không khí? - N 2 có duy trì sự cháy và sự sống không? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 - Nitơ là phi kim khá hoạt động (độ âm điện = 3) tuy nhiên ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hoá học dựa vào CTCT của N 2 hãy giải thích tại sao?. - Em có nhận xét gì về độ âm điện của nitơ (so với ôxi, flo) từ đó dự đoán khả năng hoạt động hoá học của nitơ. - Bằng các phản ứng hoá học (với H2, KL, O2…) em hãy chứng minh Nitơ có tính ôxi hoá và tính khử. Nhận xét về sự thay đổi số ôxh của nitơ trong các phản ứng đó. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 1. Nitơ phản ứng với tất cả các chất trong dãy chất nào dưới đây? A. H 2 , Li, O 2 , Ag B. H 2 , Li, O 2 , Cu C. H 2 , Na, O 2 , Mg. D. H 2 , Li, O 2 , Hg 2. Trong các phát biểu sau phát biểu nào đúng? A. N 2 thể hiện tính khử khi tác dụng với H 2 , kim loại. B. N 2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với Cu. C. N 2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với O 2 . D. N 2 thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với kim loại mạnh và hiđro, thể hiện tính khử khi tác dụng với O 2 . PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5 Trắc nghiệm: khoanh tròn vào 1 phương án trả lời đúng: 1. Câu nào sai? A. Phân tử N 2 bền ở nhiệt độ thường. B. Phân tử N 2 có liên kết ba giữa 2 nguyên tử. C. Phân tử N 2 còn 1 cặp e chưa tham gia liên kết. D. Phân tử N 2 có năng lượng liên kết lớn. 2. Số oxi hoá của N trong N 2 , , HNO 3 , lần lượt là: A. 0, –3, +5, +4 B. 0, –4, +5, +4 C. 0, –3, +5, +3 D. 0, –4, +5, +3 6 Nguyễn Trung Tuyến 0167.456.9335 3. Chọn câu đúng. (I). Nitơ là chất trơ ở nhiệt độ thường vì trong phân tử khí nitơ có liên kết ba bền (II). Nitơ duy trì sự cháy và sự hô hấp. (III). Nitơ tan nhiều trong nước (IV). Nitơ có độ âm điện nhỏ hơn oxi A. (I); (IV) B. (II); (III) C. (I); (III) D. (I); (II) 4. Hợp chất nào sau đây không được điều chế trực tiếp từ các đơn chất. A. N 2 O B. NO 2 C. Mg 3 N 2 D. NH 3 5. Trong phòng thí nghiệm N 2 tinh khiết được điều chế từ: A. Không khí B. NH 4 NO 2 C. NH 3 và O 2 D. Tất cả đều đúng. 6. Trong Công nghiệp, N 2 được điều chế bằng cách: A. Dùng than nóng đỏ tác dụng với oxi không khí. B. Dùng Cu để oxi hóa hết oxi không khí ở nhiệt độ cao. C. Hóa lỏng không khí rồi chưng cất phân đoạn. D. Dùng H 2 tác dụng hết với oxi ở nhiệt độ cao rồi hạ nhiệt độ để nước ngưng tụ. 7