Bài 7 axit nitric và muối nitrat

AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT Mục tiêu  Kiến thức + Mô tả được cấu tạo phân tử, tính chất vật lí trạng thái, màu sắc, khối lượng riêng, tính tan, ứng dụng của HNO.. 3 + Trình bày được HN

CHƯƠNG 2: NITƠ – PHOTPHO BÀI 7 AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT Mục tiêu

 Kiến thức

+ Mô tả được cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (trạng thái, màu sắc, khối lượng riêng, tính tan), ứng dụng của HNO 3

+ Phát biểu được HNO là một trong những axit mạnh nhất 3

+ Trình bày được HNO là chất oxi hóa rất mạnh: oxi hóa hầu hết kim loại, một số phi kim, 3

nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ

+ Trình bày được cách điều chế HNO trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp (từ 3

amoniac)

 Kĩ năng

+ Dự đoán tính chất hóa học, kiểm tra dự đoán bằng thí nghiệm và rút ra kết luận

+ Quan sát thí nghiệm, hình ảnh , rút ra được nhận xét về tính chất của HNO 3

+ Viết các phương trình hóa học dạng phân tử, ion rút gọn minh họa tính chất hóa học của

3

HNO đặc và loãng và muối nitrat

+ Giải được các bài toán: Tính thành phần phần trăm khối lượng hỗn hợp kim loại tác dụng với

3

HNO ; tính thành phần phần trăm khối lượng muối nitrat trong hỗn hợp; nồng độ hoặc thể tích

dung dịch muối nitrat tham gia hoặc tạo thành trong phản ứng,

I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

AXIT NITRIC

1 Cấu tạo phân tử

Công thức cấu tạo:

O / /

H O H

O

 

Trong phân tử HNO : N có số oxi hóa +5 3

2 Tính chất vật lí

Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, D 1,53 g / cm 3, sôi ở

86 C

Trong điều kiện thường, dung dịch có màu hơi vàng do HNO bị phân hủy chậm thành 3 NO : 2

4HNO 4NO 2H O O

 Phải đựng dung dịch HNO trong bình tối màu 3

3 Tính chất hoá học

HNO HNO  là axit mạnh

5

3

H N O



 Số oxi hóa cao nhất nên chỉ có thể giảm  tính oxi hoá

a Tính axit: HNO là axit mạnh 3

Làm quỳ tím hoá đỏ

Tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của các axit yếu  Muối nitrat

Ví dụ: 2HNO3CuOCu NO 32H O2

 

b Tính oxi hóa

3

HNO có số oxi hóa +5 có thể bị khử thành:

N , N O, N O, N O , N H NO

tuỳ theo nồng độ HNO và khả năng khử của chất tham gia 3

 Tác dụng với kim loại:

Oxi hoá hầu hết kim loại (trừ Au, Pt)

Chú ý: Fe, Al, Cr thụ động hoá với HNO đặc, nguội 3

Ví dụ:

   



Thường HNO loãng tạo thành NO; 3 HNO đặc tạo thành 3 NO 2

 Tác dụng với phi kim

3

HNO đặc, nóng oxi hóa được một số phi kim C, S, P, giải phóng NO 2

Ví dụ: Khi đun nóng, HNO đặc có thể oxi hóa một số phi kim lên mức oxi hóa cao nhất 3

 Thí nghiệm: HNO đặc với C, S: 3

   

 Tác dụng với hợp chất

3

HNO đặc oxi hoá nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ

Ví dụ: Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông bị phá hủy khi tiếp xúc HNO đặc 3

Ví dụ:

4 Điều chế

a Trong phòng thí nghiệm

Cho tinh thể NaNO (hoặc 3 KNO ) tác dụng với 3 H SO đặc, đun nóng 2 4

b Trong công nghiệp

Sản xuất HNO từ 3 NH , không khí: Gồm 3 giai đoạn 3

• Oxi hoá khí NH bằng oxi không khí thành NO: 3

850 900 C

  

• Oxi hoá NO thành NO bằng oxi không khí ở điều kiện thường 2

2NO O 2NO

• NO tác dụng với nước và oxi không khí tạo 2 HNO 3

2 2 2 3

4NO O 2H O4HNO

Dung dịch HNO có nồng độ 52 - 68% 3

 Để HNO có nồng độ cao hơn: Chưng cất với H3 2 SO 4 đậm đặc

MUỐI NITRAT: M NO 3 x

1 Tính chất của muối nitrat

a Tính chất vật lí

Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh

 

b Tính chất hoá học

Các muối nitrat đều kém bền bởi nhiệt, khi đun nóng ở nhiệt độ cao muối nitrat có tính oxi hóa mạnh Sản phẩm phân huỷ phụ thuộc vào bản chất của cation kim loại

• Kim loại đứng trước Mg (trừ Ba) t  Muối nitrit + O 2

Ví dụ: 2 3t2 2 2

Chú ý: 2  32 t 2 4 2 2

• Từ Mg đến Cu t  Oxit kim loại + NO + 2 O 2

Ví dụ: 2  32 t 2 4 2 2

• Kim loại sau Cu t  Kim loại + NO + 2 O 2

Ví dụ: 2 3t2 2 2 2

2 Nhận biết ion nitrat

Sử dụng Cu H SO 2 4 (hoặc HCl):

2

3Cu 8H 2NO 3Cu 2NO 4H O

Hiện tượng: Dung dịch thu được có màu xanh, khí không màu hóa nâu trong không khí thoát ra

3 Ứng dụng

Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm)

Kali nitrat (KNO ) được sử dụng để chế thuốc nổ đen 3

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA

AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT

I AXIT NITRIC

1 Tớnh chất húa học

 Tớnh axit

o Làm đỏ quỳ tớm

o Tỏc dụng với oxit bazơ, bazơ, muối

 Vớ dụ: 2HNO3CuOCu NO 32 H O2

2HNO Cu OH Cu NO 2H O

2HNO Na CO 2NaNO CO  H O

 Tớnh oxi húa mạnh: Oxi húa hầu hết kim loại ( trừ Au, Pt), nhiều phi kim và hợp chất

Sản phầm khử:

3

HNO l HNO đ HNO l klk, Ca,Ba, Mg, Al, Zn

N O ; N O ; N O; N ;N H NO



Fe, Al, Cr bị thụ động húa trong HNO đặc, nguội 3

Vớ dụ:

 

3 đặc

2 Điều chế

 Trong phũng thớ nghiệm

3 tinh thể

NaNO H SO NaHSO HNO

 Trong cụng nghiệp

NH  NO NO   HNO

II Muối nitrat

1 Phản ứng nhiệt phõn

 Dễ bị phõn hủy bởi nhiệt:

K, Na,Ca,Mg, Al, Zn, Fe, Ni,Sn, Pb,Cu, Hg, Ag, Au

I: 2KNO3t2KNO2O2

2Cu NO  2CuO4NO O

III: 2AgNO3t2Ag 2NO 2O2

2 Nhận biết

 Sử dụng: Cu H SO 2 4 (hoặc HCl)

2

3Cu 8H 2NOCu 2NO 4H O

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Viết các phương trình phản ứng thực hiện dãy chuyển hoá sau:

   H2  O2  O2 O2 H O2    

B A khÝ   B C D    E G  H r¾n

Hướng dẫn giải

Sơ đồ hoàn chỉnh:

NH  N NH NONO  HNO NaNO  NaNO Phương trình hóa học:

2NH 3CuON 3Cu 3H O

(2) N23H2t ,xt,p 2NH3

(3) 4NH35O2 t ,p 4NO 6H O 2

(4) 2NO O 2 2NO2

(5) 4NO2O22H O2 4HNO3

(6) HNO3NaOHNaNO3H O2

(7) 2NaNO3 t2NaNO2O2

Ví dụ 2: Phương trình hóa học nào sau đây sai?

2AgNO 2Ag 2NO O

B   t

2Cu NO  2CuO4NO O

4NaNO 2Na O 4NO O

D   t

4Fe NO  2Fe O 12NO 3O

Hướng dẫn giải

3

NaNO là muối của kim loại đứng trước Mg nên bị nhiệt phân thành muối nitrit và oxi

Vậy phương trình hóa học sai là: 4NaNO3t2Na O 4NO2  2O2

 Chọn C

Bài tập tự luyện dạng 1

Câu 1: Dãy gồm các kim loại đều tác dụng với HNO đặc, nguội là: 3

A Cu, Ag, Zn, Al B Cu, Ag, Zn, Pb C Fe, Sn, Zn, Al D Fe, Zn, Al, Pb

Câu 2: Để phân biệt ba dung dịch loãng: HNO , HCl, H SO , ta dùng 3 2 4

A Fe và Al B Cu và BaCl 2 C BaCl và NaOH 2 D AgNO và KCl 3

Câu 3: Kim loại tác dụng HNO không tạo ra 3

A NO B N 2 C N O 2 5 D NH NO 4 3

Câu 4: Dung dịch axit nitric tinh khiết để ngoài ánh sáng lâu ngày sẽ chuyển dần sang màu

A vàng B đen sẫm C trắng đục D đỏ

Câu 5: Để điều chế HNO trong phòng thí nghiệm, các hoá chất cần sử dụng là 3

A tinh thể NaNO và 3 H SO đặc 2 4 B tinh thể NaNO và HCl đặc 3

C dung dịch NaNO và HCl đặc 3 D dung dịch NaNO và 3 H SO đặc 2 4

Câu 6: Khi cho C tác dụng với HNO đặc, nóng ta thu được các sản phẩm là: 3

A CO , NO, H O 2 2 B CO, NO , H O 2 2 C NO , H O 2 2 D CO , NO , H O 2 2 2

Câu 7: Nhiệt phân hoàn toàn Mg NO 3 2 thu được các sản phẩm là:

A Mg, NO , O 2 2 B MgO, NO 2 C MgO, NO , O 2 2 D Mg NO 22, O 2

Câu 8: Nhiệt phân hoàn toàn AgNO thu được các sản phẩm là: 3

A Ag O, NO , O 2 2 2 B Ag, NO 2 C Ag O, NO 2 2 D Ag, NO , O 2 2

Câu 9: Để phân biệt ba dung dịch không màu: NH42SO , NH Cl4 4 và Na SO đựng trong các lọ mất 2 4 nhãn ta dùng

A NaOH B BaCl 2 C Ba OH 2 D AgNO 3

Câu 10: Cho Cu tác dụng với HNO đặc tạo ra khí có đặc điểm nào sau đây? 3

A Không màu B Màu nâu đỏ

C Không hòa tan trong nước D Có mùi khai

Câu 11: Phương trình hóa học nào sau đây đúng?

A   t

2Cu NO  2CuO4NO O

C   t  

Cu NO  CuO2NO

Câu 12: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:

|

|

     

Câu 13: Viết phương trình hoá học thực hiện dãy chuyển hoá sau:

Dạng 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử của những phản ứng có sự tham gia của HNO hoặc 3

3



NO theo phương pháp thăng bằng ion – electron

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Hoàn thành phương trình phản ứng sau theo phương pháp ion-electron:

3

Cu NaNO HCl

Hướng dẫn giải

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố để tìm chất oxi hóa và chất khử:

2

    

Số oxi hóa của Cu tăng từ 0 lên +2 Cu là chất khử

Số oxi hóa của N NO 3 giảm từ +5 xuống +2  Chất oxi hóa: NO / H3 

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa - khử và cân bằng mỗi quá trình:

2

3 | Cu Cu 2e

2 | NO 4H3eNO 2H O

Bước 3: Cân bằng phương trình

3Cu 2NO 8H3Cu 2NO 4H O Phương trình phân tử:

 

3Cu 8NaNO 8HCl3Cu NO 2NO4H O 8NaCl

Chú ý: NO3 thể hiện tính oxi hóa trong môi trường axit

Bài tập tự luyện dạng 2

Bài tập cơ bản

Câu 1: Cho phương trình hóa học: aAlbHNO3cAl NO 33dNOeH O2 Tỉ lệ a : b là

A 1 : 3 B 2 : 3 C 2 : 5 D 1 : 4

Câu 2: Cho phản ứng: FeOHNO3 Fe NO 33NOH O2 Hệ số của HNO là 3

Bài tập nâng cao

Câu 3: Cho phản ứng: MgHNO3 Mg NO 32 NONO2 H O2 Biết khi cân bằng tỉ lệ mol giữa

NO và NO là 1 : 2 Với hệ số các chất trong phương trình là các số nguyên, tối giản Hệ số của chất oxi 2 hóa và chất khử trong phản ứng trên lần lượt là

A 16 : 5 B 5 : 16 C 7 : 10 D 10 : 7

Câu 4: Cho phản ứng: FeHNO3Fe NO 33N Ox yH O2 Sau khi cân bằng phương trình hóa học trên (hệ số nguyên, tối giản) thì hệ số của HNO là 3

A 3x 10y. B 12x y. C 5x 2y. D 18x 6y.

Dạng 3: Hỗn hợp các kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO 3

Phương pháp giải

Cách 1: Tính theo phương trình hóa học

Cách 2: Áp dụng bảo toàn electron:

e cho e nhËn

  

Chú ý: Khi cho nhiều kim loại tác dụng với cùng một dung dịch HNO cần nhớ: Kim loại càng mạnh tác 3 dụng với dung dịch HNO càng loãng thì 3

5

N



trong gốcNO3 bị khử xuống mức oxi hoá càng thấp

N O , N O, N O, N , N H NO

hay

3 3

N H



Ví dụ: Cho 11 gam hỗn hợp Al và Fe vào dung dịch HNO loãng, dư thì có 6,72 lít khí NO bay ra (đktc) 3 Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp

Hướng dẫn giải

NO

n 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp

Khối lượng hỗn hợp là 11 gam nên:

  27x56y11 1

Phương trình hóa học:



 Theo phương trình: x y 0,3 2 

Quá trình cho – nhận electron:



 



3

Bảo toàn electron: 3x 3y 0,9

hay x y 0,3 2 

Từ (1) và (2) suy ra: x0, 2 và y0,1

Khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp bằng:

Al

m 0,2.275,4 gam

Fe

m 0,1.565,6 gam

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp FeO và Fe O vào dung dịch 2 3 HNO đặc, dư thì thu được 3 0,224 lít khí NO (đktc) Tính khối lượng muối 2 Fe NO 3 3 tạo thành sau phản ứng

Hướng dẫn giải

2

NO

n 0,01 mol

Trong hỗn hợp chỉ có FeO phản ứng tạo thành chất khí

Phương trình hóa học:

Ta có: mFeO 0,01.720,72 gam

m 2,32 0, 72 1,6 gam n 0,01 mol

Phương trình hóa học:

 Khối lượng muối thu được bằng: 0,03.2427,26 gam

Chú ý: NO3 thể hiện tính oxi hóa trong môi trường axit

Bài tập tự luyện dạng 3

Bài tập cơ bản

Câu 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Fe vào dung dịch HNO loãng thì thu được 0,448 lít khí NO duy nhất 3 (đktc) Giá trị của m là

A 5,60 B 11,20 C 0,56 D 1,12

Câu 2: Khi cho 3 gam hỗn hợp Cu và Al tác dụng với HNO đặc, dư, đun nóng sinh ra 4,48 lít khí 3 NO 2

ở đktc (sản phẩm khử duy nhất) Phần trăm khối lượng kim loại Cu trong hỗn hợp là

A 55,7% B 45,5% C 56,0% D 47,0%

Bài tập nâng cao

Câu 3: Cho 60 gam hỗn hợp Cu và CuO tan hết trong 3 lít dung dịch HNO 1M, thu được 13,44 lít khí 3

NO (ở đktc) Tính phần trăm khối lượng của Cu trong hỗn hợp và nồng độ mol của axit trong dung dịch thu được (coi thể tích không đổi trong quá trình phản ứng)

ĐÁP ÁN

Dạng 1: Cõu hỏi lớ thuyết

1 – B 2 – B 3 – C 4 – A 5 – A 6 – D 7 – C 8 – D 9 – C 10 – B

11 – B

Cõu 12: Phương trỡnh húa học:

   t

1 NH CO  2NH CO H O

 2 2NH32H O2 FeCl2 Fe OH 2  2NH Cl4

      t  

3 đặc

3 Fe OH 4HNO Fe NO NO  3H O

3 loãng

3Fe OH 10HNO 3Fe NO NO 8H O

    t

4 4Fe NO  2Fe O 12NO  3O 

 5 Fe O2 36HNO3 2Fe NO 333H O2

6 2NH 3CuO N 3Cu 3H O

 7 3Cu 8HNO 3 loãng  3Cu NO 322NO 4H O2

 8 2NO O 2 2NO2

 9 4NO2O2 2H O2 4HNO3

 10 Al O2 36HNO3 2Al NO 33H O2

 11 NH3HClNH Cl4

 12 NH Cl4 NaOHNaClNH3 H O2

 13 NH3H SO2 4 NH HSO4 4

Cõu 13: Phương trỡnh húa học:

1 N 3H  2NH

 2 NH3HNO3NH NO4 3

 3 NH NO4 3NaOHNH3NaNO3H O2

4 N O  2NO

 5 2NO O 2 2NO2

 6 4NO2 O22H O2 4HNO3

 7 4HNO3 đặc CuCu NO 32 2NO22H O2

 8 HNO3NH3NH NO4 3

Dạng 2: Cõn bằng phản ứng oxi húa – khử của những phản ứng cú sự tham gia của HNO hoặc 3

3



NO theo phương phỏp thăng bằng ion – electron

1 – D 2 – C 3 – A 4 – D

Dạng 3: Hỗn hợp các kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO 3

Câu 1: Chọn D

Câu 2: Chọn A

Câu 3:

Ta có:

3

n 0,6 mol;n 3 mol

Phương trình hóa học:

3Cu 8HNO 3Cu NO 2NO4H O 1

   

CuO2HNO Cu NO H O 2

Theo phương trình (1): nCu 3nNO 3.0,6 0,9 mol mCu 0,9.64 57,6 gam

 

HNO 1

n 4n 2, 4 mol

Phần trăm khối lượng Cu trong hỗn hợp ban đầu bằng: 57,6.100% 96%

Ta có: mCuO 60 mCu 60 57,6 2, 4 gam nCuO 2, 4 0,03 mol

80

Theo phương trình (2):  

HNO 2

n 2n 0,06 mol Tổng số mol HNO phản ứng là: 2, 4 0,063  2, 46 mol

 Số mol HNO dư bằng: 3 2, 463  0,54 mol

Nồng độ axit dư trong dung dịch sau phản ứng bằng: CM 0,54 0,18M

3

 