Tổng hợp Lý thuyết, bài tập về axit nitric và muối nitrat. Hướng dẫn cách giải bài tập về axit nitric và muối nitrat hay nhất.
I. AXIT NITRIC
1. Tính chất vật lí
- Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm. Axit HNO3tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.
- Axit nitric kém bền. Trong điều kiện thường, có ánh sáng, dung dịch axit đặc bị phân hủy 1 phần giải phóng khí nito dioxit, khí này lại tan trong dung dịch axit làm cho dung dịch có màu vàng.
2. Tính chất hóa học:
a. Axit HNO3là một trong các axit mạnh:
- Làm quỳ tím hóa đỏ,
- Tác dụng với bazơ và oxit bazơ,
- Tác dụng với muối của axit yếu.
- Tác dụng với kim loại [không giải phóng khí H2]
VD: CuO + 2HNO3→ Cu[NO3]2+ H2O
Ba[OH]2+ 2HNO3→ Ba[NO3]2+ 2H2O
CaCO3+ 2HNO3→ Ca[NO3]2+ CO2+ H2O
b. Axit HNO3là chất oxi hóa mạnh [vì N có số oxi hóa là +5]
- Phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Pt và Au:
Lưu ý
+ HNO3đặc sản phẩm khử là NO2
+ HNO3loãng:
+ Kim loại có tính khử trung bình, yếu [Fe, Cu, Ag,...] sản phẩm khử là NO
+ Kim loại có tính khử mạnh như [Mg, Al,Zn,...] sản phẩm khử là NO, N2O, N2, NH4NO3
+ HNO3đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr
Thí dụ: Cu + 4HNO3đặc → Cu[NO3]2+ 2NO2+ 2H2O
- Một số phi kim, nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.
[Một số hợp chất hữu cơ bốc cháy khi gặp HNO3đặc]
Thí dụ:
3FeO + 10HNO3[đ] → 3Fe[NO3]3+ NO + 5H2O
3. Điều chế
- Trong phòng thí nghiệm: axit HNO3được điều chế bằng cách cho NaNO3hoặc KNO3tác dụng với axit H2SO4đăc, nóng.
H2SO4đặc + NaNO3tinh thể→HNO3+ NaHSO4
- Trong công nghiệp: NH3→NO→NO2→HNO3
4NH3+ 5O2→4NO + 6H2O [Pt, 8500C]
2NO + O2→2NO2
4NO2+ O2+ 2H2O→4HNO3
4. Nhận biết
- Làm đỏ quỳ tím.
- Tác dụng với kim loại đứng sau H tạo khí nâu đỏ.
5. Ứng dụng
Axit nitric là một trong những hóa chất cơ bản và quan trọng. Phần lớn axit này được dùng để sản xuất phân đạm. Ngoài ra nó còn được dùng để sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm...
II. MUỐI NITRAT
1. Khái niệm và công thức tổng quát
- Muối amoni là muối của axit nitric.
- Công thức tổng quát: M[NO3]n.
2. Tính chất vật lí
Tất cả các muối nitrat đều tan và là các chất điện li mạnh:
M[NO3]n→Mn++ nNO3-
3. Tính chất hóa học
Các muối nitrat kém bền với nhiệt, chúng bị phân hủy khi đun nóng
a. Muối nitrat có các tính chất hóa học chung của muối
- Tác dụng với axit:
AgNO3+ HCl → AgCl + HNO3
- Tác dụng với dung dịch bazo
Mg[NO3]2+ 2NaOH → Mg[OH]2+ 2NaNO3
- Tác dụng với dung dịch muối:
Mg[NO3]2+ Na2CO3→ MgCO3+ 2NaNO3
- Tác dụng với với kim loại
Cu + 2AgNO3→ Cu[NO3]2+ 2Ag
b. Muối nitrat dễ bị nhiệt phân
- Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh đứng trước Mg [kali, natri,…] bị phân hủy thành muối nitrit và oxit.
Thí dụ:
- Muối nitrat của kim loại từ Mg đến Cu bị phân hủy thành oxit kim loại tương ứng, NO2và O2.
Thí dụ:
- Muối nitrat của kim loại kém hoạt động [Sau Cu] bị phân hủy thành kim loại tương ứng, khí NO2và O2.
Thí dụ:
Lưu ý: Một số muối nhiệt phân không theo quy luật trên như Fe[NO3]2, NH4NO3
c. Tính oxi hóa trong môi trường axit
Nếu muối nitrat tồn tại trong môi trường axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3
Thí dụ: 3Cu + 8HCl + 2KNO3→ 3CuCl2+ 2KCl + 2NO + 4H2O
4. Điều chế
Cho HNO3phản ứng với kim loại, oxit kim loại, bazơ, muối bằng phản ứng trao đổi ion [muối trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị] hoặc phản ứng oxi hóa khử [tạo muối kim loại có hóa trị cao].
5. Nhận biết
Dùng dung dịch HCl và mẩu Cu cho vào dung dịch cần nhận biết, nếu Cu tan tạo thành dung dịch màu xanh và có khí màu nâu đỏ bay ra thì đó là muối nitrat.
Cu + 4H++ 2NO3-→Cu2++ 2NO2+ 2H2O
II.Phương pháp giải một số dạng bài tập về Axit nitric - Muối nitrat đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu.
Dạng 1: Lý thuyết về tính chất của axit nitric và muối nitrat
* Một số lưu ý cần nhớ:
- Axit nitriclà chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, không bền và dễ bị phân hủy khi có ánh sáng
- Axit nitriccó tính axit và tính OXH mạnh [có thể oxh hầu hết các kim loại từ Au, Pt]
- Trong phòng thí nghiệm, người ta cho NaNO3[rắn] tác dụng với H2SO4[đặc] để thu được HNO3[khí]; trong công nghiệp người ta sản xuất HNO3bằng khí NH3.
- Tất cả cácmuối nitratcó khả năng tan được trong nước
Khinhiệt phân muối nitrat
- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O2
- Nếu muối của kim loại trung bình [từ Mg đến Cu] → oxit kim loại + NO2+ O2
- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO2+ O2
Ví dụ :Thí nghiệm với dung dịch HNO3thường sinh ra khí độc NO2. Để hạn chế khí NO2thoát ra từ ống nghiệm, người ta nút ống nghiệm bằng
[a] bông khô
[b] bông có tẩm nước
[c] bông có tẩm nước vôi trong
[d] bông có tẩm giấm ăn
Trong 4 biện pháp trên, biện pháp có hiệu quả nhất là:
A.[b]
B.[a]
C.[d]
D.[c]
Hướng dẫn giải chi tiết
Trong 4 biện pháp trên, biện pháp có hiệu quả nhất là dùng bông có tẩm nước vôi trong để nút vào ống nghiệm.
2Ca[OH]2+ 4NO2→ Ca[NO3]2+ Ca[NO2]2+ 2H2O
Đáp ánD
Dạng 2: Bài toán về axit nitric
a, Bài toán kim loại tác dụng với axit nitric
* Một số lưu ý cần nhớ
-HNO3tác dụng với hầu hết các kim loại [trừ Au, Pt] để sinh ra muối + sản phẩm khử + H2O
- Sản phẩm khử của phản ứng này thường là: NH4NO3; N2O; NO; NO2; N2
- n e trao đổi = n NO2+ 3 . n NO + 8 . n N2O + 8 . n NH4++ 10 . n N2
n HNO3= 2 . n NO2+ 4 . n NO + 10 . n N2O + 10 . n NH4NO3+ 12 . n N2
Trường hợp sản phẩm không sinh ra muối NH4NO3ta có n e trao đổi = n NO3
Đối với dạng bài tập này, ta thường áp dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng để giải quyết yêu cầu của đề bài.
Ví dụ :Hòa tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3loãng thu được 1,12 lít hỗn hợp X gồm 3 khí NO, N2O, N2có tỉ lệ số mol là: 1 : 2 : 2. Giá trị của m là :
A.5,4 gam.
B.3,51 gam.
C.2,7 gam.
D.8,1 gam.
Hướng dẫn giải chi tiết
Ta có số mol của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng là: 1,12 : 22,4 = 0,05 [mol]
Theo đề bài, tỉ lệ mol của 3 khí NO; N2O; N2là 1 : 2 : 2
=> n NO = 0,01 mol; n N2O = 0,02 mol; n N2= 0,02 mol.
Áp dụng định luật bảo toàn electron:
3 . n Al = 3 . n NO + 8 . n N2O + 10 . n N2= 3 . 0,01 + 0,02 . 8 + 0,02 . 10 = 0,39
=> n Al = 0,13 mol => m Al = 3,51 gam
Đáp ánB.
b, Bài toán hợp chất tác dụng với axit nitric
Ví dụ :Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe2O3và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO3đun nóng thu được V lít khí NO [sản phẩm khử duy nhất] ở đktc. Giá trị của V là :
A.0,224 lít.
B.0,672 lít.
C.2,24 lít.
D.6,72 lít.
Hướng dẫn giải chi tiết:
Ta nhận thấy Fe2O3và CuO đều có số OXH max khi tham gia phản ứng nên không có khả năng nhường e
=> Thực thế chỉ có quá trình cho, nhận e của Al và HNO3.
Ta có:
Quá trình oxi hóa :
Al → Al+3 + 3e
mol : 0,03 → 0,09
Quá trình khử :
N+5 + 3e → N+2
mol : 0,09 → 0,03
Þ VNO= 0,03.22,4 = 0,672 lít.
Đáp án D.
Dạng 3: Bài toán về muối nitrat
* Một số lưu ý cần nhớ:
-Các muối nitrat đều tan và dễ bị phân hủy khi bị đun nóng
a. Muối nitrat của các kim loại hoạt động [trước Mg] nhiệt phân sinh ra muối Nitrit + O2
b] Muối nitrat của các kim loại từ Mg đến Cu nhiệt phân sinh ra oxit kim loại + NO2 + O2
c. Muối của những kim loại kém hoạt động [sau Cu ] nhiệt phân sinh ra kim loại + NO2 + O2
Ví dụ :Nung nóng hết 27,3 gam hỗn hợp X gồm NaNO3và Cu[NO3]2rồi hấp thụ toàn bộ khí thu được vào H2O thấy có 1,12 lít khí [đktc] bay ra. Khối lượng Cu[NO3]2trong X là
Hướng dẫn giải chi tiết:
Gọi nNaNO3= a mol; nCu[NO3]2= b mol
=> mhỗn hợp= 85a + 188b = 27,3 [1]
a → 0,5a
b → 2b → 0,5b
Hấp thụ khí vào nước:
4NO2+ O2+ 2H2O → 4HNO3
2b → 0,5b
=> nkhí còn lại= 0,5a = 0,05 => a = 0,1
Thay a = 0,1 vào [1] => b = 0,1
=> mCu[NO3]2= 0,1.188 = 18,8 gam
III. Bài tập có lời giải
Câu 1. Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu nhưng trong phòng thí nghiệm lọ axit nitric đặc có màu nâu vàng hoặc nâu là do nguyên nhân nào sau?
A. HNO3oxi hóa bụi bẩn trong không khí tạo hợp chất có màu.
B. HNO3tự biến đổi thành hợp chất có màu.
C. HNO3bị phân hủy 1 ít tạo NO2tan lại trong HNO3lỏng.
D. HNO3hút nước mạnh tạo dung dịch có màu.
Lời giải:
Đáp án C
HNO3kém bền, ngay trong điều kiện thường, khi có ánh sáng, dung dịch HNO3bị phân hủy một phần giải phóng NO2. Khí này tan trong dung dịch axit, làm dung dịch có màu vàng.
4HNO3→ 4NO2+ O2+ 2H2O
Câu 2. Khi nhiệt phân, dãy muối nitrat nào đều cho sản phẩm là oxit kim loại, khí nitơ đioxit và khí oxi?
A. Cu[NO3]2, Fe[NO3]2, Pb[NO3]2.
B. Cu[NO3]2, LiNO3, KNO3.
C. Hg[NO3]2, AgNO3, KNO3.
D. Zn[NO3]2, KNO3, Pb[NO3]2.
Lời giải:
Đáp án A
Muối nitrat của các kim loại magie, kẽm, sắt, chì, đồng… bị phân hủy tạo thành oxit kim loại tương ứng, khí NO2và khí O2.
2Cu[NO3]2→ 2CuO + 4NO2+ O2
4Fe[NO3]2→ 2Fe2O3+ 8NO2+ O2
2Pb[NO3]2→ 2PbO + 4NO2+ O2
Câu 3. Các kim loại đều tác dụng được với dung dịch HCl nhưng không tác dụng với dung dịch HNO3đặc, nguội là
A. Fe, Al, Cr.
B. Cu, Fe, Al.
C. Fe, Mg, Al.
D. Cu, Pb, Ag.
Lời giải:
Đáp án A
Fe, Al, Cr bị thụ động trong HNO3đặc, nguội.
Câu 4. Chất nào sau đâykhôngtạo kết tủa khi cho vào dung dịch AgNO3?
A. HCl.
B. HNO3.
C. KBr.
D. K3PO4.
Lời giải:
Đáp án B
HCl + AgNO3→ AgCl↓ + HNO3
HNO3+ AgNO3→ không phản ứng
KBr + AgNO3→ AgBr↓ + KNO3
K3PO4+ 3AgNO3→ Ag3PO4↓ + 3KNO3.
Câu 5. Cho hổn hợp C và S vào dung dịch HNO3đặc thu được hổn hợp khí X và dung dịch Y. Thành phần của X là
A. SO2và NO2.
B. CO2và SO2.
C. SO2và CO2.
D. CO2và NO2.
Lời giải:
Đáp án D
C + 4HNO3 đ→ CO2+ 4NO2+ 2H2O
S + 6HNO3 đ→ H2SO4+ 6NO2+ 2H2O.