Bài 3.8 trang 16, 17 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Tại sao ở điều kiện thường (25 °C, 1 bar), nitrogen tồn tại ở dạng phân tử N2 trong khi đó phosphorus lại tồn tại...

Tại sao ở điều kiện thường (25 °C, 1 bar), nitrogen tồn tại ở dạng phân tử N₂ trong khi đó phosphorus lại tồn tại ở dạng P₄ mà không xảy ra trường hợp ngược lại? Biết:

– Năng lượng liên kết ba N≡N là 941 kJ/mol.

– Năng lượng liên kết ba P≡P là 490 kJ/mol.

– Năng lượng liên kết đơn N-N là 160 kJ/mol.

– Năng lượng liên kết đơn P-P là 209 kJ/mol.

Phương pháp giải :

Tính năng lượng liên kết trong phân tử P₄,P₂, N₄, N₂.

So sánh năng lượng giữa các phân tử P₄ và P₂, N₄ và N₂.

Phân tử càng bền, năng lượng liên kết trong phân tử (hay năng lượng giải phóng khi tạo thành phân tử) càng lớn.

Lời giải chi tiết:

+ Xét 4 nguyên tử P tạo thành:

- Phân tử P₄ gồm 4 nguyên tử P liên kết với nhau bằng 6 liên kết đơn P-P.

Năng lượng được giải phóng khi tạo một phân tử P₄: 6 × 209 = 1254 (kJ).

- Phân tử P₂ gồm 2 phân tử P≡P. Năng lượng được giải phóng khi tạo hai phân tử P₂: 2 × 490 = 980 (kJ).

→ Phân tử P₄ bền hơn P₂ nên ở điều kiện thường, phosphorus trắng tồn tại ở dạng phân tử P₄.

+ Xét 4 nguyên tử N tạo thành:

- Phân tử N₄ gồm 4 nguyên tử N liên kết với nhau bằng 6 liên kết đơn N-N. Năng lượng được giải phóng khi tạo một phân tử N₄: 6×160 = 960 (kJ).

- Phân tử N₂ gồm 2 phân tử N≡N. Năng lượng được giải phóng khi tạo hai phân tử N₂: 2 × 941 = 1882 (kJ).

=> Phân tử N₂ bền hơn N₄ ở điều kiện thường.