Trong công nghiệp người ta thường điều chế N2 từ

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

A. amoni nitrat.

B. không khí.

C. axit nitric.

D. amoniac.

Lời giải:

Đáp án B. Không khí

     - Trong công nghiệp, người ta thường điều chế N₂ từ không khí.

Sau đây, các bạn hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về N₂ và cách điều chế nó nhé.

Định nghĩa khí Nitơ

     - Nitơ hoặc N - tên viết tắt khoa học của nó, là một nguyên tố không màu, không mùi. Nitơ có trong đất dưới chân chúng ta, trong nước chúng ta uống và trong không khí chúng ta thở. Trên thực tế, nitơ là nguyên tố dồi dào nhất trong bầu khí quyển của Trái đất: khoảng 78% khí quyển là nitơ! Nitơ rất quan trọng đối với mọi sinh vật, bao gồm cả chúng ta. 

     - Nó đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của cây trồng: quá ít nitơ cây không thể phát triển mạnh dẫn đến năng suất cây trồng thấp, nhưng quá nhiều nitơ có thể gây độc cho cây trồng. Nitơ cần thiết cho nguồn cung cấp thực phẩm của chúng ta, nhưng dư thừa nitơ có thể gây hại cho môi trường.

Tính chất vật lý của Dinitrogen (N₂)

     - N₂ là một chất khí không màu, không mùi và không vị.

     - N₂ không độc nhưng động vật chết trong bầu không khí nitơ vì muốn có oxy.

     - N₂ có độ hòa tan rất thấp trong nước (23,2 cm trên lít nước)

     - Điểm nóng chảy và sôi của nó lần lượt là 63,2K (-210 độ C)  và 77,2K (-195.79 độ C).

Tính chất hóa học của Dinitrogen (N₂)

     - N₂ hầu như không phản ứng ở nhiệt độ thường. Nó không cháy và cũng không hỗ trợ quá trình đốt cháy. 

Tính trơ hóa học của N₂ ở nhiệt độ thường là do phân tử có tính ổn định cao.

     - Trong phân tử N₂, hai nguyên tử nitơ liên kết với nhau bằng liên kết ba. Liên kết ba có entanpi liên kết rất cao (lượng nhiệt năng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học). Do entanpi phân ly liên kết rất cao, N₂ hầu như không phản ứng với hầu hết các thuốc thử.

     - Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao, nó kết hợp với một số kim loại và phi kim loại để tạo thành các hợp chất ion và cộng hóa trị được gọi là nitrua. Dưới đây là một số phản ứng hóa học quan trọng của N₂.

Kết hợp với kim loại điện dương

     - N₂ kết hợp với một số kim loại có tính điện động cao ở nhiệt độ cao tạo thành nitrua của chúng. Lithium nitride hình thành chậm ở nhiệt độ thường nhưng nhanh chóng ở nhiệt độ cao hơn. Magie và nhôm tiếp tục cháy trong môi trường nitơ tạo thành nitrit của chúng. Canxi, stronti và bari phản ứng với N₂ khi chúng nóng đỏ.

6Li + N₂ → 2Li₃N₂

3Mg + N₂ → Mg₃N₂

2Al + N₂ → 2AlN

3Ca + 2N → Ca₃N₂

     - N₂ kết hợp với O₂ khi có hồ quang điện (trên 3273K) tạo thành oxit nitric

N + O → 2NO

Phương trình

Điều gì xảy ra khi N₂ kết hợp với H₂?

     - N₂ phản ứng với H₂ ở 725K dưới áp suất 200 atm với sự có mặt của chất xúc tác (sắt và molypden được phân chia mịn).

N + 3H → 2NH

     - Viết phương trình hóa học cho phản ứng của N₂ với Alumina và Canxi cacbua.

Al₂O₃ + N2 + 3C → 2AlN + 3CO

CaC₂ + N₂ → CaCN₂ + C

     - CaCN₂ hay Canxi xyanua là một loại phân bón quan trọng.

Ứng dụng Dinitrogen (N₂)

     - Ứng dụng chính của N₂ là trong sản xuất amoniac. Nó cũng được sử dụng để điều chế một số hóa chất quan trọng khác như canxi xyanua, axit nitric, v.v.

     - Nó được sử dụng để cung cấp một bầu không khí trơ trong một số hoạt động luyện kim.

     - Nitơ lỏng được sử dụng như một chất làm lạnh để bảo quản các vật liệu sinh học và trong các mặt hàng thực phẩm đông lạnh. Nó cũng được sử dụng trong phẫu thuật lạnh. Nó được sử dụng như một chất pha loãng trợ ​​cho các hóa chất phản ứng.

Những ngành công nghiệp nào sử dụng khí nitơ?

Dưới đây là một danh sách nhỏ các ngành công nghiệp hiện đang sử dụng nitơ như một phần của quá trình sản xuất của họ.

     - Công nghiệp thực phẩm - Ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng nitơ khi đóng gói thực phẩm để ngăn chặn quá trình oxy hóa và thực phẩm không bị hỏng.

     - Semiconductor Industry - Ngành công nghiệp bán dẫn sử dụng để loại bỏ oxy khi phát triển các bóng bán dẫn và mạch điện để ngăn chặn quá trình oxy hóa dẫn đến hỏng hóc trong mạch.

     - Sản xuất thép - Khi sản xuất thép, nitơ được sử dụng để ngăn chặn quá trình oxy hóa.

     - Sản xuất bóng đèn Ligh - Một chất thay thế cho khí argon là nitơ khi sản xuất bóng đèn. Nó cũng là một giải pháp thay thế rẻ hơn.

Điều chế N₂ trong phòng thí nghiệm

     - Điều chế N₂ trong phòng thí nghiệm người ta sử dụng phương pháp đun nóng dung dịch bão hòa muối amoni nitrit 

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

     - Hoặc trong phòng thí nghiệm có thể điều chế N₂ bằng cách thu khí Nitơ sau phản ứng dưới đây xảy ra. Sau đây là phương trình điều chế N₂ trong phòng thí nghiệm

NH₄CL + NaCL  → N₂ + NaCL + 2H₂O

Phương pháp điều chế N₂ trong công nghiệp

Trong công nghiệp người ta thường điều chế N₂ từ không khí. Để điều chế nito trong công nghiệp, người ta sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí lỏng.

     - Đầu tiên, cần loại bỏ hơi nước H₂O ra khỏi không khí.

     - Bước tiếp theo trong phương pháp điều chế N₂ trong công nghiệp là loại bỏ khí CO₂. Hợp chất sau khi thu được sau khi loại bỏ hơi nước và CO₂ sẽ được hóa lỏng dưới áp suất cao và nhiệt độ thấp.

     - Sau đó lại tăng dần nhiệt độ của khối khí đã hóa lỏng ở nhiệt độ thấp lên đến -196 độ C thì lúc này xảy ra hiện tượng khí nitơ bị sôi và tách hẳn ra khỏi oxi.

     - Sau cùng qua các bước sẽ thu được khí N₂ – nito tinh khiết