Khi giải bài tập về phần axit nitric đặc nóng thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố.. Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO 3 đặc, nguội.[r]
Trang 1CHUYÊN ĐỀ AXIT HNO3
Cho 5,6 g Fe tác dụng dung dịch HNO 3 (dư)
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 HNO3 đặc tác dụng với kim loại NO→ 2;
Ag, ) NO;→
Dung dịch HNO3 loãng tác dụng với kim loại mạnh (như: Al, Mg, Zn, ) thì N bị khử xuống mức càng sâu (N→ 2, N2O, NH4NO3)
Cách phân biệt các khí sản phẩm sinh ra
N2O là khí gây cười
N2 không duy trì sự sống, sự cháy
NH4NO3 không sinh ra ở dạng khí, khi cho kiềm vào kim loại thấy có
NH4NO3 + NaOH NaNO→ 3 +NH3 + H2O
Ví dụ:
4Fe + 18HNO3 4Fe(NO→ 3)3 + 3N2O + 9H2O (1)
Fe + 6HNO3đặc nóng Fe(NO→ 3)3 + 3NO2 + 3H2O (2)
Fe + 4HNO3 loãng Fe(NO→ 3)3 + NO + 2H2O (3)
Trang 2Khi giải bài tập về phần axit nitric đặc nóng thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố
Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội
2 Axit nitric đặc tác dụng với phi kim
C + 4HNO3đặc nóng CO→ 2 + 4NO2 + 2H2O
3 Axit nitric đặc tác dụng với các chất khử khác
4HNO3 + FeCO3 Fe(NO→ 3)3 + NO2↑ + 2H2O + CO2↑
4 Nguyên tắc giải bài tập
Dùng định luật bảo toàn e
Mo M→ n+ + 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 HNO3 ta 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?
A 6,72 lít B 13,44 lít C 3,36 lít D 10,08 lít
Fe+ 6HNO3 Fe(NO→ 3)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 ưng 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 6,72 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?
A 2,24 lít B 3,36 lít C 4,48 lít D 6,78 lít
Lưu ý: Xem phương trình số (3)
Trang 4Ví dụ 4 Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được
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 HNO3 đã dùng
Hướng dẫn giải
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 Cu→ 2+ + 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 HNO3 phải tạo ra NH4NO3
ne (Cu nhường) = Σne nhận = 0,5 mol => ne nhận N+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
Trang 5Theo 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:
nHNO3 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%
5 Bài tập vận dụng Fe tác dụng HNO 3
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 ?
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?
Câu 3 Cho 6 g hợp kim Mg và Al vào dung dịch HNO3 đặc, nguội lấy dư thấy
có 4,48 lít khí NO2 bay ra (đktc) Thành phần % về khối lượng của hợp kim là?
Bài 4 Cho m(g) Al tan hoàn toàn trong dd HNO3 thấy tạo ra 11.2lit (đktc) hỗn hợp 3 khí NO, N2O, N2 với tỷ lệ mol tương ứng là 1:2:2 Tính m?
Bài 5 Cho m gam Mg tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3, phản ứng làm
tăng 3,9 gam Tính m?
Mời các bạn tham khảo thêm tại: