Axit nitric đặc tác dụng với kim loại Axit nitric tác dụng với kim loại trừ Au và Pt tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như NO2, NO, N2O ,N2, NH4NO3 Sản phẩm khử của N+5 sinh r
Trang 1Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư), sinh
ra V lít khí NO2
1 Axit nitric đặc tác dụng với kim loại
Axit nitric tác dụng với kim loại trừ Au và Pt tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như NO2, NO, N2O ,N2, NH4NO3
Sản phẩm khử của N+5 sinh ra tùy thuộc vào độ mạnh yếu của kim loại và nồng
độ của dung dịch axit, thông thường thì:
Dung dịch HNO3đặc tác dụng với kim loại → NO2;
Dung dịch HNO3loãng tác dụng với kim loại khử yếu (như: Cu, Pb, Ag, )
→ NO;
Dung dịch HNO3 loãng tác dụng với kim loại mạnh (như: Al, Mg, Zn, ) thì N bị khử xuống mức càng sâu → (N2, N2O, NH4NO3)
Cách phân biệt các khí sản phẩm sinh ra
N2O là khí gây cười
N2không duy trì sự sống, sự cháy
NO2có màu nâu đỏ
NO khí không màu nhưng bị oxit hóa thành NO2màu nâu đỏ
NH4NO3 không sinh ra ở dạng khí, khi cho kiềm vào kim loại thấy có mùi khai amoniac NH3
NH4NO3+ NaOH → NaNO3+NH3+ H2O
Ví dụ:
8Fe + 30HNO3→8Fe(NO3)3+ 3N2O + 15H2O(1)
Fe + 6HNO3đặc nóng→Fe(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O(2)
Fe + 4HNO3 loãng→ Fe(NO3)3+ NO + 2H2O(3)
Khi giải bài tập về phần axit nitric đặc nóng thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố
Trang 2Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3đặc, nguội.
2 Axit nitric đặc tác dụng với phi kim
C + 4HNO3đặc nóng→ CO2+ 4NO2+ 2H2O
3 Axit nitric đặc tác dụng với các chất khử khác
4HNO3+ FeCO3→Fe(NO3)3+ NO2↑ + 2H2O + CO2↑
4 Nguyên tắc giải bài tập
Dùng định luật bảo toàn e
Mo→Mn++ ne => ne nhường= ne nhận
N+5+ (5-x)e → N+5
Đặc biệt:
+ Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử N thì n e nhường = Σn e nhận
+ Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng Σn e nhường = n e nhận
Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích (tổng điện tích dương = tổng điện tích âm) và định luật bảo toàn nguyên tố
Có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình
+ Đặc biệt trong trường hợp kim loại tác dụng với axit HNO3ta có:
nHNO3 (pư)= 2nNO2= 4nNO= 10 nN2O= 12nN2= 10nNH4NO3
nNO3- (trong muối)= nNO2= 3nNO= 8nN2O= 10nN2= 8nNH4NO3
Nếu hỗn hợp gồm cả kim loại và oxit kim loại phản ứng với HNO3(và giả sử tạo
ra khí NO) thì:
Trang 3nHNO3 (pư)= 4nNO+ 2nO(trong oxit KL)
4 Bài tập trắc nghiệm minh họa
Ví dụ 1: Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3(dư) Sau phản ứng sinh ra V lít khí NO2(ở đktc, sản phẩm khử duy nhất) Tính thể tích khí sinh ra?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết Phương trình hóa học
Fe+ 6HNO3→ Fe(NO3)3+ 3NO2+ 3H2O
nFe= 5,6/56 = 0,1 mol
Theo phương trình
→ nNO2= 3nFe=0,1 x 0,3= 0,3 mol
→ V = 0,3 x 22,4 = 6,72 lít
Lưu ý: Xem phương trình số (2)
Ví dụ 2 Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư) Sau phản ứng sinh ra V lít khí N2O (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất) Tính thể tích khí sinh ra?
A 2,24 lít B 1,68 lít C 3,36 lít D 0,84 lít
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Phương trình hóa học
8Fe + 30HNO3→8Fe(NO3)3+ 3N2O + 15H2O
nFe= 5,6/56 = 0,1 mol
Trang 4Theo phương trình
→ nN2O = 3/8nFe= 0,1 x 3/8 = 0,0375 mol
→ V = 0,0375 x 22,4 = 0,84 lít
Lưu ý: Xem phương trình số (1)
Ví dụ 3 Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư) Sau phản ứng sản phẩm sinh ra NO sản phẩm khử duy nhất Tính khối lương muối thu được?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Phương trình hóa học
Fe + 4HNO3loãng → Fe(NO3)3+ NO + 2H2O
nFe= 5,6/56 = 0,1 mol
Theo phương trình
→ nNO= nFe= 0,1 x 1 = 0,1 mol
→ V = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít
Lưu ý: Xem phương trình số (3)
Ví dụ 4 Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3được dung dịch Y và 2,24 lit khí NO (đktc) Y tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 2M được kết tủa R Sau khi nung R đến khối lượng không đổi thu được 20 g chất rắn
a Tính khối lượng Cu ban đầu
b Tính khối lượng các chất trong Y và nồng độ % của dung dịch HNO3đã dùng
Trang 5Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
nNO= 2,24/22,4 = 0,1 mol; nNaOH= 0,3.0,2 = 0,06 mol
a Khi cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thu được kết tủa R chỉ chứa Cu(OH)2 Chất rắn thu được khi nung là CuO => nCuO = 20/80 = 0,25 mol
=> nCu(OH )2= nCuO= 0,25 mol
Theo định luật bảo toàn nguyên tố:
nCu (ban đầu)= nCu (trong CuO)= 0,25 mol => mCu= 0,25.64 = 16 g
b Trong X, nCu2+= nCu(OH)2= 0,25 mol => mCu(NO3)2= 188.0,25 = 47 g
Cu → Cu2++ 2e
0,25 mol 0,5 mol
Mà: N+5+ 3e → N+2
0,3 mol 0,1 mol
Vậy chứng tỏ phản ứng của Cu và HNO3phải tạo ra NH4NO3
ne (Cu nhường)= Σne nhận= 0,5 mol => ne nhậnN+5→N-3 = 0,5 – 0,3 = 0,2 mol
N+5+ 8e → N-3
0,2 mol 0,025 mol
nNH4NO3= 0,025 mol => mNH4NO3= 80.0,025 = 2 g
Theo định luật bảo toàn nguyên tố:
n HNO3 pư= nN (trong Cu(NO3)2 )+ nN (trong NO) + nN (trong NH4NO3)
= 2nCu(NO3)2+ nNO+ 2nNH4NO3= 0,65 mol
Nếu sử dụng công thức tính nhanh ở trên ta có:
Trang 6nHNO3 pư= 4.nNO+ 10.nNH4NO3= 4.0,1 + 10.0,25 = 0,65 mol
mHNO3 = 63.0,65 = 40,95 g => C% = 40,95/800.100% = 5,12%
Ví dụ 5 Cho m gam Mg, Zn, Al, Cu tác dụng hết với HNO3thu được 16,8 lít hỗn hợp khí Z: NO, NO2 ,N2, N2O (không tạo muối amoni) Số mol NO và N2O bằng nhau Tỉ khối của Z so với H2là 18,5 Số mol HNO3phản ứng
Đáp án hướng dẫn giải
NO và N2O có số mol bằng nhau => quy đổi 2 khí này thành: NO2, N2
Hỗn hợp khí Z coi như gồm N2(x mol), NO2(y mol)
MZ= 18,5.2= 37
nZ= V/22,4 = 0,75 mol
nN2/nNO2= 9/9 = 1/1
=> nN2= nNO2= 0,75/2 = 0,375 mol
Gọi công thức chung của hỗn hợp kim loại là M, hóa trị n
M0→ +ne
a na
2N+5+ 10e → N20
0,75 ← 3,75 ← 0,375
N+5+1e → N+4
Trang 70,375 ← 0,375 ← 0,375
Bảo toàn e: na = 3,75 + 0,375= 4,125 => na = 4,125
nHNO3= n nFe(NO3)n+ nNO2+ 2nN2= 4,125 + 0,375 +2.0,375 = 5,25 mol
Ví dụ 6 Thể tích dung dịch HNO3 1M loãng ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn
toàn 9 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1 là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)
A.1,0 lít B 0,6 lít C.0,8 lít D.0,4 lít
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Gọi nFe= nCu= a mol Theo đầu bài ta có
=> 56a + 64a = 9
=> a = 0,075 mol
Do thể tích dung dịch HNO3cần dùng ít nhất, nên sắt sẽ bị hòa tan hết bởi HNO3
vừa đủ tạo muối Fe3+, Cu tác dụng vừa đủ với Fe3+tạo muối Cu2+và Fe2+=> sau phản ứng chỉ thu được hai muối Cu(NO3)2và Fe(NO3)2
Fe → Fe2++ 2e
0,075 → 0,15
Cu → Cu2++ 2e
0,075 → 0,15
=> ∑ne cho= 2.(0,075 + 0,075) = 0,3 mol
=> ne nhận= 3.nNO= 0,3 => nNO= 0,1 mol
Ta có:nNO− 3nNO3− = ne cho= 0,3 mol
Trang 8Bảo toàn nguyên tố N:
nHNO3= nNO3− + nNO= 0,3 + 0,1 = 0,4 mol
=> VHNO3= 0,4/1 = 0,4 lít
Ví dụ 7 Hoà tan hết hỗn hợp A gồm Zn và ZnO trong dung dịch HNO3loãng
dư thấy không có khí bay ra và trong dung dịch chứa 56,7gam Zn(NO3)2và 4 gam NH4NO3 Phần trăm khối lượng Zn trong A là
A 33,33% B 66,67% C 61,61% D 50,00%
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Theo đề bài ta có:
nZn(NO3)2= 0,3 mol;
nNH4NO3= 0,05 mol
ZnO tác dụng với HNO3không sinh ra sản phẩm khử vì đã đạt số oxi hóa tối đa Bảo toàn e: 2.nZn= 8.nNH4NO3=> nZn= 4.0,05 = 0,2 mol
Bảo toàn nguyên tố Zn: nZn(NO3)2= nZn+ nZnO=> nZnO= 0,3 – 0,2 = 0,1 mol
%mZn= (0,2.65)/(0,2.65 + 0,1.81).100% = 61,61%
5 Bài tập vận dụng Fe tác dụng HNO 3
Câu hỏi trắc nghiệm
Câu 1 HNO3tác dụng được với tất cả các chất trong dãy nào sau đây:
A NaHCO3, CO2, FeS, Fe2O3
B K2SO3, K2O, Cu, Fe(NO3)3
Trang 9C FeO, Fe2(SO4)3, FeCO3, Na2O
D CuSO4, CuO, Mg3(PO4)2
Câu 2 Axit nitric đặc nguội có thể phản ứng được với các chất nào sau đây?
A Al, CuO, Na2CO3
B CuO, Ag, Al(OH)3
C P, Fe, FeO
D C, Ag, BaCl2
Câu 3 Hoà tan hoàn toàn 0,9 g kim loại X vào dung dịch HNO3thu được 0,28 lít khí N2O (đktc) Vậy X có thể là:
Câu 4 Cho các chất FeO, Fe2O3, Fe(NO3)2, CuO, FeS Số chất tác dụng được với HNO3giải phóng khí NO là:
Câu 5 Dung dịch nào sau đây không hòa tan được Cu kim loại:
A Dung dịch HNO3
B Dung dịch hỗn hợp NaNO3+ HCl
C Dung dịch FeCl3
D Dung dịch FeCl2
Câu 6 Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm, hóa chất nào sau đây được chọn làm nguyên liệu chính:
Trang 10A NaNO3, H2SO4 đặc
B N2và H2
C NaNO3, N2, H2và HCl
D AgNO3và HCl
Câu 7 Cho Fe(III) oxit tác dụng với axit nitric thì sản phẩm thu được là:
A Fe(NO3)2, NO và H2O
B Fe(NO3)2, NO2và H2O
C Fe(NO3)2, N2
D Fe(NO3)3và H2O
Câu 8 Hoà tan m gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 0,448 lit khí
NO duy nhất (đktc) Giá trị của m là:
A 1,12 gam B 11,2 gam C 0,56 gam D 5,6 gam
Câu 9 Cho HNO3đậm đặc vào than nung đỏ có khí bay ra là:
A CO2
B NO2
C Hỗn hợp CO2và NO2
D Không có khí bay ra
Câu 10 Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 lần lượt phản ứng với HNO3 đặc, nóng Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử là:
Trang 11A 8 B 5 C 7 D 6.
Đáp án câu hỏi trắc nghiệm kim loại tác dụng axit nitrat
Câu hỏi bài tập tự luận kim loại tác dụng axit nitric
Câu 1 Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được dung dịch Y và 4,48 lit khí NO (đktc) Tính m?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Ta có: nNO= 4,48/22,4 = 0,2 mol
Quá trình cho e:
Cu → Cu2++ 2e
0,3 mol 0,3 mol 0,6 mol
Quá trình nhận e:
N5++ 3e → N2+
0,6 mol 0,6 mol 0,2 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron: nCu= 0,3 mol; mCu= 0,3.64 = 19,2 gam
Câu 2 Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất Khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗn hợp đầu?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
nNO= 6,72/22,4 = 0,3 mol
N+5+ 3e → N+2
Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu
Trang 12Ta có: 27x + 56y = 11 (1)
Al → Al+3+ 3e
x mol 3x mol
Fe → Fe+3+ 3e
y mol 3y mol
Theo định luật bảo toàn e: ne (KL nhường)= ne (N nhận) = 0,9 mol
hay: 3x + 3y = 0,9 (2)
Từ (1) và (2) ta có x = 0,2; y = 0,1 => mAl= 5,4; mFe= 5,6 gam
Câu 3 Cho 6 g hợp kim Mg và Al vào dung dịch HNO3đặc, nguội lấy dư thấy có 4,48 lít khí NO2bay ra (đktc) Thành phần % về khối lượng của hợp kim là?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Trong hỗn hợp chỉ có Mg phản ứng với dung dịch HNO3đặc, nguội
Mg → Mg2++ 2e
N5++ 3e → N+4O2
0,2 0,2
n = 4,48/22,4 = 0,2 mol => ne nhận= n = 0,2 mol
Bảo toàn e
ne cho= ne nhận=> nMg= 0,1 mol => mMg = 24.0,1 = 2,4 g
%mMg= 40%
Trang 13=> %mAl= 100% - 40% = 60%
Bài 4 Cho m(g) Al tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3thấy tạo ra 11,2 lít (đktc) hỗn hợp 3 khí NO, N2O, N2với tỉ lệ mol tương ứng là 1:2:1 Tìm m
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Ta có n hỗn hợp khí =0,5 mol
→ nNO=nN2=0,125 mol; nN2O=0,25 mol
Bảo toàn e:
3nAl= 3nNO+8nN2O+10nN2= 3.0,125 + 8.0,25 + 10.0,125 = 3,625 mol → nAl= 29/24
→ m = 32,625 gam
Bài 5 Cho m gam Mg tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3, phản ứng làm giải phóng ra khí N2O (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch sau phản ứng tăng 3,9 gam Tính m?
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Mg(0)→Mg(+2)+ 2e
4x -8x
2N(+5)+ 8e → N(+1)
8x -x
Khi cho Mg vào dung dịch HNO3thì có khí thoát ra, thấy khối lượng dung dịch tăng 3,9 gam nghĩa là m(Mg)– m(N2O)= 3,9
Hay: 4x 24 – x 44 = 3,9 nên x = 0,075 mol
Vậy m(Mg)= 4 0,075 24 = 7,2 (g)
Trang 14Xem thêm tài liệu tại đây: https://vndoc.com/tai-lieu-hoc-tap-lop-11