Giải Hóa 11 - Bài 8: Axit nitric và muối nitrảt

.s
BÀI 8.	AXIT NITRIC VÀ MUÔÌ NỈĨRAT
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
AXIT NITRIC
Cấu tạo phân tử
Công thức phân tử : HNO3	Q
.	...... u
Axit nitric (HNO3) có công thức cấu tạo: H—o—
Trong hợp chất HNO3, nitơ có hóa trị IV và số oxi hóa cao nhất là +5.
GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC 11 - cơ BẢN	2»
Tính chất vật lí
Axit nitric tinh khiết là chất lỏng, không màu, bốc^hói mạnh trong không khí ẩm, D = 1,53 g/cm3, sôi ở 86°c, hóa rắn ở -41°c.
HNO3 dễ bị phân hủy một phần khi đun nóng.
4HNO3 —> 4NO2T + O2t + 2H2O
HNO3 đặc có nồng độ 68%, D = 1,4 g/cm3.
Tính chất hóa học
Tính axit
Dung dịch HNO3 làm quỳ tím hóa đỏ.
Tác dụng với oxit bazơ:
CuO + 2HNO3 	> Cu(NO3)2 + H2O
Tác dụng với dung dịch bazơ:
Ba(OH)2 + 2HNO3 	> Ba(NO3)2 + 2H2O
Tác dụng với muối của axit yếu:
CaCO3 + 2HNO3 	> Ca(NO3)2 + CO2T + H2O
Tính oxi hóa
+) Tác dụng với kim loại
Axit nitric oxi hóa được hầu hết các kim loại, kể cả kim loại có tính khử yếu như: Cu, Ag,..., trừ Pt và Au. Khi đó, kim loại bị oxi hóa đến mức oxi hóa cao nhất và tạo ra muối nitrat. Thông thường,
+4
nếu dùng dung dịch HNO3 đặc thì sản phẩm là NO2, còn dung
dịch loãng thì tạo thành NO .
Cu + HNO3 	> Cu(NO3)2 + NO2T + 2H2O
3Cu + 8HNO3 	> 3Cu(NO3)2 + 2NOt + 4H2O
+5
Với các kim loại có tính khử mạnh như Mg, Al, ..., HNƠ3 loãng có
+1	0	-3
thể bị khử đến N2O , N2 hoặc NH4NO3.
Khi cho AI hoặc Fe vào HNO3 đặc, nguội thì bị thụ động hóa do tạo ra một lớp màng oxit bền, bảo vệ cho kim loại khỏi tác dụng của các axit. Vì vậy, có thể dùng bình bằng nhôm hoặc sắt để đựng HNO3 đặc. +) Tác dụng với phi kim
Khi đun nóng, HNO3 đặc có thể oxi hóa được các phi kim như c, s, p, ... lên số oxi hóa cao nhất.
s + 6HNO3 đặc —í—> H2SO4 + 6NO2? + 2H2O
c + 4HNO3 đặc	> co2f + 4NO2T + 2H2O
3P + 5HNO3 loãng + 2H2O —3H3PO4 + 5NOỲ
GIẢI BÀI TẬP HÓA HỌC 11 - cơ BẢN
+) Tác dụng với hợp chất
HNO3 đặc còn oxi hóa được' nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,... bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc.
Điều chế
Trong phòng thí nghiệm
NaNO3 (r) + H2SO4 (đặc) 	> HNO3 + NaHSO4
KNO3 (r) + H2SO4 (đặc) 	> HNO3 + KHSO4
Hơi HNO3 thoát ra được dẫn vào bình lạnh và ngưng tụ ở đó.
Trong công nghiệp: gồm 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí thành nitơ monooxit (NO):
4NH3 + 5O2	850 p9t00°c > 4NO + 6H2O
Giai đoạn 2: Oxi hóa nitơ monooxit thành nitơ đioxit bằng oxi không khí ở điều kiện thường:
2NO + 02 	> 2NO2
Giai đoạn 3: Nitơ đioxit tác dụng với nước và oxi thành axit nitric:
4NO2 + O2 + 2H2O 	> 4HNO3
Chú ý: Dung dịch HNO3 thu được thường có nồng độ 52 - G8%. Để có axit nitric với nồng độ cao hơn 68%, người ta chưng cât axỉt này vói H2SO4 dậm đặc.
MUỐI NITRAT
Tính chất của muối nitrat
Tất cả các muối nitrat đều dề tan trong nước và là chắt điện li mạnh.
NaNO3 -——> Na+ + NO,
Phản ứng nhiệt phấn
Khi nhiệt phân muối nitrat của kim loại hoạt động mạnh (kali, natri,...) bị phân hủy tạo ra muối nitrit và 02.
2KNO3 	—> 2KNO2 + O2T
Khi nhiệt phân muối nitrat của magie, kẽm, sắt, chì, đồng,... bị phân hủy tạo ra oxit của kim loại tương ứng, NO2 và 02.
2Cu(NO3)2 	—> 2CuO + 4NO2? + O2t
Khi nhiệt phân muối của bạc, vàng, thủy ngân,... bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 và 02:
2AgNO3 ——> 2Ag + 2NO2T + 02?
Nhận biêt ion nitrat
Để nhận biết ion NO, trong dung dịch, người ta thêm một ít vụn đồng và dung dịch H2SO4 loãng vào rồi đun nóng nhẹ hỗn hợp.
Phản ứng tạo thành dung dịch màu xanh, khí NO không màu thoát ra bị oxi của không khí oxi hóa thành NO2 màu nâu đỏ.
3Cu + 8H+ + NO;	> 3Cu2+ + 2NO? + H2O
Dd màu xanh
2NO + O2 (không khí) 	> 2NO2T (màu nâu dỏ)
ứng dụng
Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp như: NH4NO3, NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2.
Kali nitrat còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói). Thuốc nổ đen chứa 75% KNO3, 10% s và 15% c.
B. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA TRANG 45 Câu 1.
Ao
Công thức electron: II ĩ oĩ N
o
Công thức câu tạo: H—0—NC
Nguyên tố nitơ có hóa trị 4 và số oxi hóa +5.
Câu 2. Lập các phương trình hóa học:
0	+5	+4	+1
Ag + 2 H NO, (đặc) 	> NO2 T + AgNO3 + H2O
1 X
Ag - le
1 X
N	+ le
0	+5
b) 3Ag + 4HNO3loâng 	>
3 X
Ag - le
1 X
+5
N + 3e
	> Ag
+4
	> N
+2	+1
NOT + 3AgNO3 + 2H2O
+1
	> Ag
+2
	> N
0
c)8Al +
+5
30 HNO3 loãng
	>
+ 1	+3
3N2oT + 8A1(NO3),+15H
0
+3
8 X
AI
- 3e
	> AI
+5
+1
3 X
2N
+ 8e
	> 2N
0
+5
-3
+5	+2
d) 4Zn +
iohno3
	>
NT
4
NO3 + 4Zn(NO3)2 + 5H2O
0
+2
4 X
Zn
- 2e
	> Zn
+5
-3
1 X
N
+ 8e
	> N
0
+5
+2
+3
e)3FeO +
iohno3
	>
NO
+ 3Fe(NO3)3+5H2O
+2
+3
3 X
Fe
- le
	-> Fe
+5
+2
1 X
N
+ 3e
	> N
+ _
3
+5
+2
+3
3	+3	+2	+ơ
d)3Fe3O4 + 28HNO,	> NO + 9Fe(NO3)3 + 14H2O
8
Câu 3. Những tính chất khác biệt:
Với axit H2SO4 loãng chỉ có tính axit, còn H2SO4 đặc mới có tính oxi hóa mạnh, còn axit HNO3 dù là axit đặc hay loãng đều có tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử.
H2SO4 loãng không tác dụng được với các kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hóa học như axit HNO3.
Fe + H2SO4 loăng	> FeSO4 + H2T
Cu + H2SO4 loãng	> không có phản ứng
Những tính chất chung:
1. Với axit H2SO4 loãng và axit HNO3 đều có tính axit mạnh
Thí dụ:
+) Đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng
+) Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hóa cao nhất):
2Fe(OH)3 + 3H2SO4	> Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe2O3 + 6HNO3 	> 2Fe(NO3)3 + 3H2O
+) Tác dụng với một số muối của axit yếu và không có tính khử: 2HNO3 + CaCO3 ——> Ca(NO3)2 + H20 + co2t H2SO4 + Na2SO3 	> Na2SO4 + H20 + so2t
Với axỉt H2SO4 đặc và axit HNO3 đều có tính oxi hóa mạnh
Thí dụ:
+) Tác dụng được với hầu hết các kim loại (kể cả kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hóa học) và đưa kim loại lên số oxi hóa cao nhất.
Fe + 4HNO3 	> Fe(NO3)3 + NOT + 2H2O
Cu + 2H2SO4 (đặc) —> CuSO4 + SO2T + 2H2O
+) Tác dụng với một số phi kim (đưa phi kim lên số oxi hóa cao nhất) c + 2H2SO4 (đặc) 	> co2t + 2SO2T + 2H2O
s + 2HNO3 	> H2SO4 + 2NOt
+) Tác dụng với hợp chất (có tính khử):
3FeO + 10HNO3 	> 3Fe(NO3)3 + NOT + 5H2O
2Fe(OH)2 + 4H2SO4 (đặc) 	> Fe2(SO4)3 + so2t + 6H2O
+) Cả hai axit khi đặc nguội đều làm Fe và AI bị thụ động hóa (có thể dùng bình làm bằng nhôm và sắt để đựng axit nitric và axit sunfuric đặc).
Câu 4.
Chọn D
4Fe(NO3)3 —2Fe2O3 + 12NO2T + 3O2T
Chọn A
Hg(NO3)2 —Hg + 2NO2T + O2T
Câu 5. Phản ứng:
(1)
4NO2 + O2
+ 2H2O
	> 4HNO3
(2)
8HNO3 + 3Cu 	
-> 3Cu(NO3)2 + 2NO? + 4H2O
Hoặc
CuO + 2HNO3 	
-> Cu(NO3)2 + H2O
(3)
Cu(NO3)2 +
2NaOH
	> Cu(OH)2ị + 2NaNO3
(4)
Cu(OH)2 +
2HNO3
	> Cu(NO3)2 + 2H2O
(5)
2Cu(NO3)2
2CuO + 4NO2T + O2T
(6)
CuO + H2 -
Cu + H2O
(7)
Cu + Cl2 —
> CuCl2
,	6 72
Câu 6. Ta CÓ: nHNQ2 = 1,5 X 1 = 1,5 (mol) và nN0 =	= 0,3 (mol).
3	22 j4
Phản ứng: 3Cu + 8HNO3 	> 3Cu(NO3)2 + 2N0t + 4H2O (1)
(mol) 0,45	1,2	0,45	<- 0,3
Gọi X là số mol của CuO.
Theo đề bài, ta có phương trình: 0,45 X 64 + 80x = 30 => X = 0,015
A7A...	0,015x80
Vậy: %mCu0 = 	-TT-— X 100% = 4%
30
Phản ứng: CuO + 2HNO3 	> Cu(NO3)2 + H20	(2)
(mol) 0,015 -»	0,03 ->	0,015
Từ (1) và (2) => nc	= 0,45 + 0,015 = 0,465 (mol)
=> CM(r„,Nn	= 0,31M.
M(Cu(NO3)2)	1 g	’
Từ (1) và (2) => nHNn	= 1,2 + 0,03 = 1,23 (mol)
v '	7	HNO3 tham gia phàn ứng ’	’	’
0.27
nHN03 dư= 1’5 - 1,23 = 0,27 (mol) => CM(HNOal = 1 5 = 0,18M.
GO
Câu 7. Khối lượng HNO3 nguyên chất là: 5 X = 3 (tấn).
Sơ đồ: NH3 	> NO 	> N02 	> HNO3
17 tân	63 tấn
X tấn	<—	5 tấn
5 X 17 Khối lượng NH3 cần dùng theo lí thuyết: X = —	« 1,35 (tấn)
63
Nhưng vì có sự hao hụt 3,8% nên khối lượng NH3 thực tế đã dùng là:
35 X 100	1
" « 1,403 (tan)
100 - 3,8