Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Nitơ (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải) Hóa học 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Hóa học.

Mời các bạn đón xem:

Nitơ (Lý thuyết + 35 bài tập có lời giải)

A. Lý thuyết Nitơ

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 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.

Thí dụ:

$$\begin{gathered} 3\mathrm{Mg}+\stackrel{0}{{\mathrm{N}}_2}\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{Mg}}_3\stackrel{-3}{{\mathrm{N}}_2} \\ \mathrm{magie} \mathrm{nitrua} \end{gathered}$$

Chú ý: Li có thể phản ứng với N₂ 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.

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

2. Tính khử

Ở nhiệt độ khoảng 3000^oC (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.

Hình 1: Sấm sét cung cấp năng lượng cho phản ứng giữa N₂ và O₂ tạo thành NO

- 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.

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

Lưu ý: Các oxit khác của nitơ như N₂O, N₂O₃, N₂O₅, 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 N₂ chiếm 78,16% thể tích của không khí) và dạng hợp chất.

- Nitơ thiên nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị:

${}_7{}^{14}\mathrm{N}$ (99,63%); ${}_7{}^{15}\mathrm{N}$(0,37%).

- Ở dạng hợp chất, nitơ có nhiều trong khoáng chất natri nitrat NaNO₃, 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 CO₂ và hơi nước, không khí được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ rất thấp.

+ Nâng nhiệt độ không khí lỏng đến -196 ^oC thì nitơ sôi và được lấy ra, còn lại là oxi lỏng, vì oxi lỏng có nhiệt độ sôi cao hơn (-183 ^oC).

- 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:

NH₄NO₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$N₂↑ + H₂O

- Tuy nhiên, muối này kém bền, có thể được thay thế bằng dung dịch bão hoà của amoni clorua và natri nitrit:

NH₄Cl + NaNO₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$N₂↑ + NaCl + 2H₂O

B. Bài tập Nitơ

Câu 1: Trong công nghiệp, người ta thường điều chế N₂ từ

A. NH₄NO₂.

B. HNO₃.

C. không khí.   

D. NH₄NO₃.

Đáp án: C

Câu 2: Trong phòng thí nghiệm, có thể điều chế khí N₂ bằng cách đun nóng dung dịch nào dưới đây ?

A. NH₃          

B. NaNO₂    

C. NH₄Cl      

D. NH₄NO₂

Đáp án: D

Câu 3: Ứng dụng nào sau đây không phải của nitơ ?

A. Làm môi trường trơ trong một số ngành công nghiệp.

B. Bảo quản máu và các mẫu vật sinh học.

C. Sản xuất axit nitric.

D. Sản xuất phân lân.

Đáp án: D

Câu 4: Hỗn hợp khí X gồm N₂ và H₂ có tỉ khối so với H₂ là 3,6. Nung nóng X một thời gian trong bình kín (có bột Fe làm xúc tác), thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối đối với H₂ là 4. Hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH₃ là

A. 36%.

B. 25%.

C. 50%.

D. 40%.

Đáp án: B

Câu 5: Khí nitơ có thể được tạo thành bằng phản ứng hoá học nào sau đây ?

A. Nhiệt phân NH₄NO₂

B. Nhiệt phân AgNO₃

C. Nhiệt phân NH₄NO₃

D. Đốt cháy NH₃ trong oxi khi có mặt chất xúc tác Pt

Đáp án: A

Câu 6: Vị trí của nitơ (N) trong bảng hệ thống tuần hoàn là:

A. ô 14, chu kỳ 2, nhóm VA.

B. ô 14, chu kỳ 3, nhóm IIIA.

C. ô 7, chu kỳ 2, nhóm VA. 

D. ô 7, chu kỳ 3, nhóm IIIA.

Đáp án: C

Câu 7: Nguyên tố hóa học nào sau đây thuộc nhóm VA ?

A. Nitơ  

B. Clo  

C. Cacbon 

D. Oxi

Đáp án: A

Câu 8: Cấu hình electron nguyên tử của nitơ là

A. 1s²2s²2p¹. 

B. 1s²2s²2p⁵.

C. 1s²2s²2p⁶3s²3p². 

D. 1s²2s²2p³.

Đáp án: D

Câu 9: Ở nhiệt độ thường, khí nitơ khá trơ về mặt hóa học. Nguyên nhân là do

A. trong phân tử N₂ có liên kết ba rất bền.

B. trong phân tử N₂, mỗi nguyên tử nitơ còn 1 cặp electron chưa tham gia liên kết.

C. nguyên tử nitơ có độ âm điện kém hơn oxi.

D. nguyên tử nitơ có bán kính nhỏ.

Đáp án: A

Câu 10: Trong phản ứng nào sau đây, nitơ thể hiện tính khử ?

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

B. N₂ + 6Li  ® 2Li₃N

C. N₂ + O₂ $\stackrel{t^o}{\rightleftarrows }$ 2NO  

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

Đáp án: C

Câu 11: Khí N₂ tác dụng với dãy chất nào sau đây:

A. Li, CuO và O₂

B. Al, H₂ và Mg

C. NaOH, H₂ và Cl₂ 

D. HI, O₃ và Mg

Đáp án: B

Câu 12: Một bình kín có thể tích là 0,5 lít chứa 0,5 mol H₂ và 0,5 mol N₂, ở nhiệt độ $t{}_{o}C$. Khi ở trạng thái cân bằng có 0,2 mol NH₃ tạo thành. Hằng số cân bằng K_C của phản ứng tổng hợp NH₃ là :

A. 1,278 

B. 3,125  

C. 4,125

D. 6,75

Đáp án: B

Câu 13: Có thể thu được nitơ từ phản ứng nào sau đây ?

A. Đun nóng dung dịch bão hòa natri nitrit với amoni clorua.

B. Nhiệt phân muối bạc nitrat.

C. Cho bột Cu vào dung dịch HNO₃ đặc nóng.

D. Cho muối amoni nitrat  vào dung dịch kiềm.

Đáp án: A

Câu 14: 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

A. N₂O.  

B. NO₂. 

C. NO. 

D. N₂O₅.

Đáp án: C

Câu 15: Nitơ thể hiện tính khử trong phản ứng với chất nào sau đây ?

A. H₂.

B. O₂.

C. Mg. 

D. Al.

Đáp án: B

Câu 16: Nung nóng 4,8 gam Mg trong bình phản ứng chứa 1 mol khí N₂. 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

A. 37,5%.  

B. 25,0%.   

C. 50%.  

D. 75%.

Đáp án: D

Câu 17: Cho vào bình kín 0,2 mol N₂ và 0,8 mol H₂ với xúc tác thích hợp. Sau một thời gian thấy tạo ra 0,3 mol NH₃. Hiệu suất phản ứng được tổng hợp là:

A. 75%   

B. 56,25%

C. 75,8% 

D. kết quả khác

Đáp án: A

Câu 18: Trong không khí chứa chủ yếu hai khí nào sau đây?

A. $N_2,C{O}_2$

B. $N_2,O_2$

C. $C{O}_2,O_2$

D. $O_2,N{H}_3$

Đáp án: B

Câu 19: Thể tích N₂ (đktc) thu được khi nhiệt phân 40 gam NH₄NO₂ là

A. 22,4 lít 

B. 44,8 lít

C. 14 lít

D. 4,48 lít

Đáp án: C

Câu 20: Trong phòng thí nghiệm, để điều chế một lượng nhỏ khí N₂, người ta đun nóng dung dịch muối X bão hòa. Muối X là

A. NH₄NO₂  

B. NaNO₃

C. NH₄Cl 

D. NH₄NO₃

Đáp án: A

Câu 21: Khí không màu hóa nâu trong không khí là

A. N₂O.  

B. NO. 

C. NH₃.  

D. NO₂.

Đáp án: B

Câu 22: Nitơ là chất khí phổ biến trong khí quyển trái đất và được sử dụng chủ yếu để sản xuất amoniac. Cộng hóa trị và số oxi hóa của nguyên tố N trong phân tử N₂ là :

A. 3 và 0 

B. 1 và 0 

C. 0 và 0

D. 3 và 3

Đáp án: A

Câu 23: Kim loại nào sau đây có thể tác dụng với khí N₂ ở nhiệt độ thường.

A. Li 

B. Cs

C. K 

D. Ca

Đáp án: A

Câu 24: Hỗn hợp A gồm N₂ và H₂ theo tỷ lệ thể tích 1:3, tạo phản ứng giữa N₂ và H₂ sinh ra NH₃. Sau phản ứng được hỗn hợp khí B có tỉ khối so với khí A là 10/6. Hiệu suất phản ứng là

A. 80%      

B. 50%       

C. 70%       

D. 85%

Đáp án: A

Câu 25: 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 NH₄NO₂ bão hoà.

C. Dùng photpho để đốt cháy hết oxi không khí.

D. Cho không khí đi qua bột đồng nung nóng.

Đáp án: A

Câu 26: Hiệu suất của phản ứng giữa N₂ và H₂ tạo thành NH₃ tăng nếu

A. giảm áp suất, tăng nhiệt độ.

B. giảm áp suất, giảm nhiệt độ.

C. tăng áp suất, tăng nhiệt độ.

D. tăng áp suất, giảm nhiệt độ.

Đáp án: D

Câu 27: Ở nhiệt độ thường, nitơ khá trơ về mặt hoạt động là do

A. Nitơ có bán kính nguyên tử nhỏ.

B. Nitơ có độ âm điện lớn nhất trong nhóm.

C. Phân tử nitơ có liên kết ba khá bền.

D. Phân tử nitơ không phân cực.

Đáp án: C

Câu 28: Khi có tia lửa điện hoặc nhiệt độ cao. Nitơ tác dụng trực tiếp với oxi tạo ra hợp chất X. X tiếp tục tác dụng với oxi trong không khí tạo thành hợp chất Y. Công thức của X, Y lần lượt là

A. N₂O, NO.

B. NO₂, N₂O₅.

C. NO, NO₂.

D. N₂O₅, HNO₃.

Đáp án: C

Câu 29: Để loại bỏ các khí HCl, Cl₂, CO₂ và SO₂ có lẫn trong khí N₂ người ta sử dụng lượng dư dung dịch

A. AgNO₃. 

B. Ca(OH)₂.

C. H₂SO₄.  

D. CuCl₂.

Đáp án: B

Câu 30: Nitơ có số oxi hóa âm trong hợp chất với nguyên tố nào sau đây ?

A. H. 

B. O. 

C. Cl.   

D. F.

Đáp án: A

Câu 31: Nung nóng 4,8 gam Mg trong bình phản ứng chứa 1 mol khí N₂. 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

A. 37,5%.   

B. 25,0%.   

C. 50%.   

D. 75%.

Đáp án: D

Câu 32: Hỗn hợp N₂ và H₂ 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 N₂ đã phản ứng là 10%. Thành phần phần trăm số mol N₂ trong hỗn hợp ban đầu là

A. 20%.   

B. 25%.   

C. 10%.   

D. 5%.

Đáp án: D

Câu 33: Hỗn hợp khi X gồm N₂ và H₂ 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 hơn sô với He bằng 2. Hiệu suất phản ứng tổng hợp NH₃ là

A. 10%.   

B. 20%.   

C. 25%.   

D. 5%.

Đáp án: C

Câu 34: 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 NH₄NO₂ bão hoà.

C. Dùng photpho để đốt cháy hết oxi không khí.

D. Cho không khí đi qua bột đồng nung nóng

Đáp án: A

Câu 35: Hiệu suất của phản ứng giữa N₂ và H₂ tạo thành NH₃ tăng nếu

A. giảm áp suất, tăng nhiệt độ.

B. giảm áp suất, giảm nhiệt độ.

C. tăng áp suất, tăng nhiệt độ.

D. tăng áp suất, giảm nhiệt độ.

Đáp án: D