Điểm giống nhau giữa N2 và CO2

Câu hỏi: Điểm giống nhau giữa N₂ và CO₂

A. Đều tan tốt trong nước. 

B. Đều có tính oxi hóa và tính khử.

C. Đều không duy trì sự cháy và sự sống. 

D. Tất cả đều đúng.

Trả lời:

Đáp án đúng: C. Đều không duy trì sự cháy và sự sống.

Điểm giống nhau giữa N₂ và CO₂ là đều không duy trì sự cháy và sự sống.

A sai vì N₂ ít tan trong nước

B sai vì CO₂ chỉ có tính oxi hóa, không có tính khử vì C có số oxi hóa +4 là số oxi hóa cao nhất, còn O có số oxi hóa -2 nhưng không có phản ứng nào để O tạo thành O₂ nên O không có tính khử.

Cùng Top lời giải tìm hiểu về 2 chất khí này nhé!

I. Khí N2

 1. Khái niệm và cấu tạo phân tử

a. Khái niệm

- Nitơ là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu N và số nguyên tử bằng 7. Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu, không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử N₂, còn gọi là đạm khí. Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phần của mọi cơ thể sống. Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như các axít amin, amôniắc, axít nitric và các xyanua.

b. Cấu tạo phân tử

- Thuộc nhóm VA có cấu hình electron ngoài cùng là: ns²np³, do đó nito vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.

- Cấu hình electron của N₂: 1s²2s²2p³.

- Công thức cấu tạo: N ≡ N.

- Công thức phân tử: N₂.

- Chỉ số oxi hóa lần lượt là: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

2. Tính chất vật lý của nitơ

- Tính chất vật lý của nito đầu 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 lỏng hay 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.

- Ít tan trong nước, hoá rắn ở nhiệt độ rất thấp.

- Khí N2 không duy trì sự cháy và sự hô hấp, nên không gây độc hại.

3. Tính chất hóa học của nitơ

- Nitơ có EN N = 946 kJ/mol, do vậy nó khá trơ nếu ở trong điều kiện nhiệt độ thường.  Tính chất hóa học của nitơ hoạt động chủ yếu ở nhiệt độ cao.

- Nitơ có các số oxi hoá: -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Vì có số oxi hoá 0 nên nó có cả tính oxi hoá và tính khử, nhưng tính oxi hóa đặc trưng hơn.

 3.1 Tính oxi hoá

Cấu tạo của phân từ nitơ tương đối bền vững giữa 3 liên kết, chúng phát sinh tính oxi hóa với các nguyên tố hóa học sau.

a. Tác dụng với hidro

Nitơ tác dụng với hiđro ở nhiệt độ, áp suất cao và phải có chất xúc tác, kết quả là tạo thành amoniac.

b. Tác dụng với kim loại

- Nhiệt độ thường, nitơ tác dụng với liti tạo thành liti nitrua: 6Li + N₂ → 2Li₃N.

- Ở nhiệt độ cao, nitơ tác dụng với Mg, tạo thành magie nitrua: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂ 

- Có 1 điểm cần chú ý là các nitrua rất dễ bị thủy phân tạo ra NH₃. Nitơ chỉ thể hiện tính oxi hóa với những nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn.

3.2 Tính khử

Khí nito thể hiện tính khử khi kết hợp cùng các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

- Ở nhiệt độ khoảng 3000ºC, Nitơ tác dụng với oxi tạo nitơ monoxit

- Ở điều kiện thường, nitơ monoxit lại tác dụng với oxi có trong không khí, tạo thành nitơ đioxit đặc trưng với màu nâu đỏ.

- Một số oxit khác của nitơ gồm có N₂O, N₂O₃, N₂O₅, nhưng không được điều chế trực tiếp từ oxi và nitơ.

Trong tự nhiên, Khí N₂ tồn tại dưới 2 dạng là tự do và hợp chất.

- Ở dạng tự do nó chiếm 80% thể tích không khí

- Ở dạng hợp chất, nito góp mặt trong thành phần của protein, axit ucleic, và nhiều hợp chất hữu khác. Người ta tìm thấy nito nhiều trong khoáng vật NaNO₃ với tên gọi diêm tiêu natri.

II. Khí CO₂

1. Khái niệm và cấu tạo phân tử

a. Khái niệm

- Cacbon điôxít (các tên gọi khác thán khí, anhiđrít cacbonic, khí cacbonic). Là một hợp chất hóa học được biết đến rộng rãi, nó thường xuyên gọi theo công thức hóa học là CO₂.

- CO₂ một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí và có nồng độ thấp trong khí quyển Trái Đất. Còn trong dạng rắn, nó được gọi là băng khô. Bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử ôxy.

b. Cấu tạo phân tử

- Công thức phân tử: CO₂

=> liên kết C-O trong phân tử CO₂ là liên kết cộng hóa trị có cực nhưng do phân tử CO₂ có cấu tạo thằng nên các cực bị triệt tiêu làm CO₂ là phân tử không cực.

 - Công thức cấu tạo: O=C=O.

2. Tính chất vật lý của CO₂

- Ở điều kiện thường: khí không màu, không mùi, có vị chua nhẹ, nặng hơn không khí.

- Có thể bị phân hủy tại nhiệt độ cao 2000^oC tạo thành CO cùng O₂

- Hình thành dạng rắn khi bị làm lạnh đột ngột và được gọi là băng khô. Băng khô sẽ thăng hoa mà không nóng chảy thành CO2 lỏng dưới áp suất thường.

Tỷ trọng riêng: 1,98 kg.m^-3 (ở 25^oC)

Điểm nóng chảy: -57^oC (-71^oF; 216^oK) (áp lực)

Điểm sôi: -78^oC (-108^oF; 195^oK) (thăng hoa)

3. Tính chất hóa học của CO₂

- CO₂ là oxit axit

- Khi tan trong nước tạo thành axit cacbonic

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

- Tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối

CaO + CO₂ → CaCO₃ (to)

- Tác dụng với dung dịch bazơ tạo ra muối và nước

NaOH + CO₂ → NaHCO₃

2NaOH + CO₂  → Na₂CO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

CaCO₃ + H₂O + CO₂ → Ca(HCO₃)₂

- Là chất khí bền, thể tính oxi hóa ở nhiệt độ cao khi tác dụng với chất khử mạnh

CO₂ + 2Mg → 2MgO + C

CO₂ + C → 2CO

- Cách nhận biết: tạo kết tủa trắng cùng dung dịch nước vôi trong dư

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

4. Điều chế CO₂

a. Điều chế CO₂ trong phòng thí nghiệm

-CO₂ thường được điều chế từ CaCO₃ và dung dịch HCl. Tuy nhiên sản phẩm thu được còn lẫn một ít khí hiđro clorua cùng hơi nước.

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Để thu được khí CO₂ tinh khiết sẽ cho hỗn hợp khí và hơi qua bình đựng dung dịch NaHCO₃ dư, khi đó khí hiđro clorua sẽ bị giữ lại. Sau đó cho hỗn hợp còn lại đi qua bình đựng H₂SO₄ đặc (hoặc P₂O₅) hơi nước sẽ bị hấp thụ và thu được sản phẩm CO₂ tinh khiết.

b. Điều chế CO₂ trong công nghiệp

- Sản xuất CO₂ bằng cách đốt cháy hoàn toàn than cốc trong không khí:

C + O₂ → CO₂

- Hoặc nhiệt phân đá vôi:

CaCO₃ → CaO + CO₂ (ở 1000^oC)

- Ngoài ra, có thể thu CO₂ từ:

+ Quá trình hô hấp của người hay động vật

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

+ Quá trình lên men bia rượu

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

+ Quá trình đốt cháy nhiên liệu

C_xH_y + (x+y/4)O₂ → XCO₂ + (y/2)H₂O