Bài 3.5 trang 16, 17 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Tại sao nitrogen là phi kim mạnh lại tồn tại được trong tự nhiên dưới dạng tự do?...

a) Tại sao nitrogen là phi kim mạnh lại tồn tại được trong tự nhiên dưới dạng tự do?

b) Tại sao nitrogen phản ứng được với nhiều kim loại, nhưng trong vỏ Trái Đất không gặp một nitride (N^3-) kim loại nào cả?

Phương pháp giải :

a) Trong phân tử nitrogen có liên kết ba bền vững với năng lượng liên kết lớn (945 kJ/mol).

b) Các hợp chất nitride kim loại dễ bị thủy phân thành base kiềm và ammonia.

Lời giải chi tiết:

a) Nitrogen là phi kim mạnh, nhưng đơn chất nitrogen hoạt động hoá học kém ở nhiệt độ thường, tồn tại được trong tự nhiên (khí quyển) vì phân tử N₂ có liên kết ba (N≡N) rất bền, không thể phân huỷ thành nguyên tử khi ở nhiệt độ thấp hoặc không có xúc tác.

b) N₂ phản ứng với nhiều kim loại (với Li ở nhiệt độ thường và với Ca, Mg ở nhiệt độ cao) tạo ra các nitride kim loại (Li₃N, Ca₃N₂, Mg₃N₂...). Thời kì đầu hình thành, Trái Đất rất nóng, tạo điều kiện cho nitrogen có thể tạo nitride với kim loại mạnh. Nhưng ở nhiệt độ này hydrogen và oxygen cũng đã hoá hợp với nhau tạo thành nước. Khi có mặt nước, các nitride kim loại đều bị thuỷ phân thànhbase kiềm và ammonia.

Ví dụ:Ca₃N₂ +6H₂O → 2NH₃ + 3Ca(OH)₂

Vì lý do trên nên vỏ Trái Đất không tồn tại các hợp chất nitride kim loại.