Bài 7 axit nitric và muối nitrat

CHƯƠNG 2: NITƠ – PHOTPHO BÀI AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT Mục tiêu  Kiến thức + Mô tả cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (trạng thái, màu sắc, khối lượng riêng, tính tan), ứng dụng HNO3 + Phát biểu HNO3 axit mạnh + Trình bày HNO3 chất oxi hóa mạnh: oxi hóa hầu hết kim loại, số phi kim, nhiều hợp chất vô hữu + Trình bày cách điều chế HNO3 phịng thí nghiệm cơng nghiệp (từ amoniac)  Kĩ + Dự đốn tính chất hóa học, kiểm tra dự đốn thí nghiệm rút kết luận + Quan sát thí nghiệm, hình ảnh , rút nhận xét tính chất HNO3 + Viết phương trình hóa học dạng phân tử, ion rút gọn minh họa tính chất hóa học HNO3 đặc lỗng muối nitrat + Giải tốn: Tính thành phần phần trăm khối lượng hỗn hợp kim loại tác dụng với HNO3 ; tính thành phần phần trăm khối lượng muối nitrat hỗn hợp; nồng độ thể tích dung dịch muối nitrat tham gia tạo thành phản ứng, Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM AXIT NITRIC Cấu tạo phân tử Công thức cấu tạo: H  O  H O // O Trong phân tử HNO3 : N có số oxi hóa +5 Tính chất vật lí Axit nitric tinh khiết chất lỏng khơng màu, bốc khói mạnh khơng khí ẩm, D  1,53 g / cm3 , sôi 86C Trong điều kiện thường, dung dịch có màu vàng HNO3 bị phân hủy chậm thành NO2 : HNO3   4NO2  H2O  O2  Phải đựng dung dịch HNO3 bình tối màu Tính chất hố học HNO3   H   NO3  axit mạnh 5 H N O3  Số oxi hóa cao nên giảm  tính oxi hố a Tính axit: HNO3 axit mạnh Làm quỳ tím hố đỏ Tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối axit yếu  Muối nitrat  Cu  NO3 2  H2O Ví dụ: HNO3  CuO  HNO3  Ca  OH 2   Ca  NO3 2  H2O HNO3  CaCO3   Ca  NO3 2  CO2  H2O b Tính oxi hóa HNO3 có số oxi hóa +5 bị khử thành: 1 2 4 3 N2 ,N2 O,N O,N O2 ,N H4 NO3 tuỳ theo nồng độ HNO3 khả khử chất tham gia  Tác dụng với kim loại: Oxi hoá hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) Chú ý: Fe, Al, Cr thụ động hoá với HNO3 đặc, nguội Ví dụ: Trang 5 2 2 Cu H N O3 lo· ng    Cu  NO3 2  N O  H2O 5 2 4 t Cu H N O3 đặc Cu NO3 2  N O2  H2O Thường HNO3 loãng tạo thành NO; HNO3 đặc tạo thành NO2  Tác dụng với phi kim HNO3 đặc, nóng oxi hóa số phi kim C, S, P, giải phóng NO2 Ví dụ: Khi đun nóng, HNO3 đặc oxi hóa số phi kim lên mức oxi hóa cao  Thí nghiệm: HNO3 đặc với C, S: 5 4 4 C H N O3   CO2  N O2  H2O 5 6 4 S  H N O3   H2 S O4  N O2  H2O  Tác dụng với hợp chất HNO3 đặc oxi hố nhiều hợp chất vơ hữu Ví dụ: Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông bị phá hủy tiếp xúc HNO3 đặc Ví dụ: 5 3 4 FeO  H N O3   Fe  NO3 3  N O2  H2O Điều chế a Trong phòng thí nghiệm Cho tinh thể NaNO3 (hoặc KNO3 ) tác dụng với H2SO4 đặc, đun nóng t NaNO3  r   H 2SO4 ®    HNO3  NaHSO4 b Trong công nghiệp Sản xuất HNO3 từ NH3 , khơng khí: Gồm giai đoạn • Oxi hố khí NH3 oxi khơng khí thành NO: 3 2 850900 C N H3  5O2   N O  6H2O • Oxi hố NO thành NO2 oxi khơng khí điều kiện thường 2NO  O2   2NO2 • NO2 tác dụng với nước oxi khơng khí tạo HNO3 Trang 4NO2  O2  2H2 O   4HNO3 Dung dịch HNO3 có nồng độ 52 - 68%  Để HNO3 có nồng độ cao hơn: Chưng cất với H2SO4 đậm đặc MUỐI NITRAT: M  NO3  x Tính chất muối nitrat a Tính chất vật lí Tất muối nitrat tan nước chất điện li mạnh  Ca2   2NO3 Ví dụ: Ca  NO3 2  KNO3   K   NO3 b Tính chất hố học Các muối nitrat bền nhiệt, đun nóng nhiệt độ cao muối nitrat có tính oxi hóa mạnh Sản phẩm phân huỷ phụ thuộc vào chất cation kim loại t • Kim loại đứng trước Mg (trừ Ba)   Muối nitrit + O2 t Ví dụ: KNO3   KNO2  O2 t  BaO  4NO2  O2 Chú ý: Ba  NO3 2  t • Từ Mg đến Cu   Oxit kim loại + NO2 + O2 t  2CuO  4NO2  O2 Ví dụ: 2Cu  NO3 2  t • Kim loại sau Cu   Kim loại + NO2 + O2 t  Ag  2NO2  O2 Ví dụ: AgNO3  Nhận biết ion nitrat Sử dụng Cu  H2SO4 (hoặc HCl): 3Cu  8H   2NO3   3Cu2  2NO  4H2O Hiện tượng: Dung dịch thu có màu xanh, khí khơng màu hóa nâu khơng khí Ứng dụng Các muối nitrat sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) Kali nitrat ( KNO3 ) sử dụng để chế thuốc nổ đen SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Trang AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT I AXIT NITRIC Tính chất hóa học  Tính axit o Làm đỏ quỳ tím o Tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối   Cu  NO3 2  H O Ví dụ: 2HNO3  CuO  2HNO3  Cu  OH 2   Cu  NO3 2  2H O 2HNO3  Na 2CO3   2NaNO3  CO2  H 2O  Tính oxi hóa mạnh: Oxi hóa hầu hết kim loại ( trừ Au, Pt), nhiều phi kim hợp chất 4 2 1 3 Sản phầm khử: N O2 ; N O ; N O; N ;N H NO3 HNO3 ® HNO3  l  HNO3  l   klk,  Ca,Ba, Mg, Al, Zn  Fe, Al, Cr bị thụ động hóa HNO3 đặc, nguội Ví dụ: 5 Cu 4H N O3đặc   Cu  NO3 2  N O2  2H 2O 3 2 Fe 4H N O3 lo·ng   Fe  NO3 3  N O  2H2O 5 5 3 10Al 36H N O3 lo· ng  10 Al  NO3 3  3N  18H2 O 3 3 4Mg 10H N O3 lo·ng    4Mg  NO3 2  N H NO3  3H2O 5 6 4 S 6H N O3 đặc H2 S O4  N O2  2H2O 2 5 3 2 3FeO 10H N O3 lo·ng   3Fe  NO3 3  N O  5H2O Điều chế  Trong phịng thí nghiệm NaNO3 tinh thĨ  H 2SO4 đặc NaHSO4 HNO3 Trong công nghiệp  O2  O2  O2  H O NH   NO   NO   HNO3 II Muối nitrat Phản ứng nhiệt phân  Dễ bị phân hủy nhiệt: K,Na,Ca,Mg,Al,Zn,Fe,Ni,Sn,Pb,Cu,Hg,Ag,Au I II III Trang t I: 2KNO3   2KNO2  O2 t  2CuO  4NO  O II: 2Cu  NO3 2  t III: 2AgNO3   2Ag  2NO2  O2 Nhận biết  Sử dụng: Cu  H2SO4 (hoặc HCl) 3Cu  8H  2NO3   Cu2  2NO  4H2O II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Viết phương trình phản ứng thực dãy chuyển hố sau: H2 O2 O2 O2  H2 O CuO, t  NaOH t B  1  A khÝ   2 B  3  C    D   5  E  6   G   7 H r¾n Hướng dẫn giải Sơ đồ hoàn chỉnh: H2 O2 O2 O2  H2 O CuO, t  NaOH t NH3  1  N2    NH3  3  NO    NO2   5  HNO3  6   NaNO3   7 NaNO2 Phương trình hóa học: t (1) 2NH3  3CuO   N2  3Cu  3H2 O t ,xt,p   2NH (2) N  3H   t ,p (3) 4NH3  5O2  4NO  6H2O (4) 2NO  O2   2NO2 (5) 4NO2  O2  2H2 O   4HNO3 (6) HNO3  NaOH   NaNO3  H2O t  2NaNO2  O2 (7) 2NaNO3  Ví dụ 2: Phương trình hóa học sau sai? t  2Ag  2NO2  O2 A 2AgNO3  t  2CuO  4NO  O B 2Cu  NO3 2  t  2Na O  4NO2  O2 C 4NaNO3  t  2Fe2 O3  12NO  3O D 4Fe  NO3 3  Hướng dẫn giải NaNO3 muối kim loại đứng trước Mg nên bị nhiệt phân thành muối nitrit oxi t  2Na O  4NO2  O2 Vậy phương trình hóa học sai là: 4NaNO3   Chọn C Trang Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Dãy gồm kim loại tác dụng với HNO3 đặc, nguội là: 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: HNO3 ,HCl,H2SO4 , ta dùng A Fe Al B Cu BaCl2 C BaCl2 NaOH D AgNO3 KCl C N2O5 D NH4 NO3 Câu 3: Kim loại tác dụng HNO3 không tạo A NO B N2 Câu 4: Dung dịch axit nitric tinh khiết để ánh sáng lâu ngày chuyển dần sang màu B đen sẫm A vàng C trắng đục D đỏ Câu 5: Để điều chế HNO3 phịng thí nghiệm, hố chất cần sử dụng A tinh thể NaNO3 H2SO4 đặc B tinh thể NaNO3 HCl đặc C dung dịch NaNO3 HCl đặc D dung dịch NaNO3 H2SO4 đặc Câu 6: Khi cho C tác dụng với HNO3 đặc, nóng ta thu sản phẩm là: A CO2 , NO, H2O B CO, NO2 , H2O C NO2 , H2O D CO2 , NO2 , H2O Câu 7: Nhiệt phân hoàn toàn Mg  NO3 2 thu sản phẩm là: A Mg, NO2 , O2 B MgO, NO2 C MgO, NO2 , O2 D Mg  NO 2 , O Câu 8: Nhiệt phân hoàn toàn AgNO3 thu sản phẩm là: A Ag2O, NO2 , O2 B Ag,NO2 C Ag2O,NO2 D Ag,NO2 , O2 Câu 9: Để phân biệt ba dung dịch không màu:  NH 2 SO , NH Cl Na2SO4 đựng lọ nhãn ta dùng A NaOH C Ba  OH 2 B BaCl2 D AgNO3 Câu 10: Cho Cu tác dụng với HNO3 đặc tạo khí có đặc điểm sau đây? A Khơng màu B Màu nâu đỏ C Khơng hịa tan nước D Có mùi khai Câu 11: Phương trình hóa học sau đúng? t  Cu  2NO  O A Cu  NO3 2  t  2CuO  4NO  O B 2Cu  NO3 2  t  Cu  NO 2  O C Cu  NO3 2  t  CuO  2NO D Cu  NO3 2  Câu 12: Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:           Fe  OH 2   Fe  NO3 3   Fe2 O3   Fe  NO3 3 | 1 6   7 8 9 10   NH3   Cu   NO   NO2   HNO3  Al  NO3 3  NH 2 CO3  | 11 12  13  NH Cl  NH3  NH HSO 4 Câu 13: Viết phương trình hố học thực dãy chuyển hố sau: Trang Dạng 2: Cân phản ứng oxi hóa – khử phản ứng có tham gia HNO3 NO3 theo phương pháp thăng ion – electron Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hồn thành phương trình phản ứng sau theo phương pháp ion-electron: Cu  NaNO3  HCl Hướng dẫn giải Bước 1: Xác định số oxi hóa nguyên tố để tìm chất oxi hóa chất khử: 5 2 Cu N O3  H   Cu2  N O  H2O Số oxi hóa Cu tăng từ lên +2  Cu chất khử Số oxi hóa N  NO3  giảm từ +5 xuống +2  Chất oxi hóa: NO3 / H  Bước 2: Viết q trình oxi hóa - khử cân trình: 3 | Cu   Cu2  2e 2 | NO3  4H  3e   NO  2H2O Bước 3: Cân phương trình Phương trình ion rút gọn: 3Cu  2NO3  8H   3Cu2  2NO  4H2 O Phương trình phân tử: 3Cu  8NaNO3  8HCl   3Cu  NO3 2  2NO  4H O  8NaCl Chú ý: NO3 thể tính oxi hóa môi trường axit Bài tập tự luyện dạng Bài tập  cAl  NO3 3  dNO  eH O Tỉ lệ a : b Câu 1: Cho phương trình hóa học: aAl  bHNO3  A : B : C : D :  Fe  NO3 3  NO  H O Hệ số HNO3 Câu 2: Cho phản ứng: FeO  HNO3  A B C 10 D 11 Bài tập nâng cao  Mg  NO3 2  NO  NO  H O Biết cân tỉ lệ mol Câu 3: Cho phản ứng: Mg  HNO3  NO NO2 : Với hệ số chất phương trình số nguyên, tối giản Hệ số chất oxi hóa chất khử phản ứng Trang A 16 : B : 16 C : 10 D 10 :  Fe  NO3 3  N x O y  H O Sau cân phương trình hóa Câu 4: Cho phản ứng: Fe  HNO3  học (hệ số nguyên, tối giản) hệ số HNO3 A 3x  10y B 12x  y C 5x  2y D 18x  6y Dạng 3: Hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 Phương pháp giải Cách 1: Tính theo phương trình hóa học Cách 2: Áp dụng bảo toàn electron:  n e cho   n e nhËn Chú ý: Khi cho nhiều kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 cần nhớ: Kim loại mạnh tác 5 dụng với dung dịch HNO3 lỗng N gốc NO3 bị khử xuống mức oxi hoá thấp 4 2 1 3 3 N O2 ,N O,N2 O,N2 ,N H4 NO3 hay N H3 Ví dụ: Cho 11 gam hỗn hợp Al Fe vào dung dịch HNO3 lỗng, dư có 6,72 lít khí NO bay (đktc) Tính khối lượng kim loại hỗn hợp Hướng dẫn giải nNO  0,3 mol Gọi x, y số mol Al Fe hỗn hợp Khối lượng hỗn hợp 11 gam nên: 27x  56y  11 1 Phương trình hóa học: Al  4HNO3   Al  NO3 3  NO  2H O x  x mol Fe  4HNO3   Fe  NO3 3  NO  2H O y  y mol Theo phương trình: x  y  0,3   Quá trình cho – nhận electron: Al   Al 3  3e x  3x mol N 5  3e   N 2 0,9  0,3 mol Fe   Fe 3  3e y  3y mol Bảo toàn electron: 3x  3y  0,9 hay x  y  0,3   Trang Từ (1) (2) suy ra: x  0,2 y  0,1 Khối lượng kim loại hỗn hợp bằng: mAl  0,2.27  5,4 gam mFe  0,1.56  5,6 gam Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Hịa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp FeO Fe2O3 vào dung dịch HNO3 đặc, dư thu 0,224 lít khí NO2 (đktc) Tính khối lượng muối Fe  NO3 3 tạo thành sau phản ứng Hướng dẫn giải n NO2  0,01 mol Trong hỗn hợp có FeO phản ứng tạo thành chất khí Phương trình hóa học: FeO  4HNO3   Fe  NO3 3  NO2  2H 2O 0,01  0,01  0,01 mol Ta có: mFeO  0,01.72  0,72 gam  m Fe2 O3  2,32  0,72  1,6 gam  n Fe2 O3  0,01 mol Phương trình hóa học: Fe2 O3  6HNO3   2Fe  NO3 3  3H O 0,01  0,02 mol Khối lượng muối thu bằng: 0,03.242  7,26 gam Chú ý: NO3 thể tính oxi hóa mơi trường axit Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Hoà tan hoàn toàn m gam Fe vào dung dịch HNO3 lỗng thu 0,448 lít khí NO (đktc) Giá trị m A 5,60 B 11,20 C 0,56 D 1,12 Câu 2: Khi cho gam hỗn hợp Cu Al tác dụng với HNO3 đặc, dư, đun nóng sinh 4,48 lít khí NO2 đktc (sản phẩm khử nhất) Phần trăm khối lượng kim loại Cu hỗn hợp A 55,7% B 45,5% C 56,0% D 47,0% Bài tập nâng cao Câu 3: Cho 60 gam hỗn hợp Cu CuO tan hết lít dung dịch HNO3 1M, thu 13,44 lít khí NO (ở đktc) Tính phần trăm khối lượng Cu hỗn hợp nồng độ mol axit dung dịch thu (coi thể tích khơng đổi q trình phản ứng) ĐÁP ÁN Trang 10 Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết 1–B 2–B 3–C 4–A 5–A 6–D 7–C 8–D 9–C 10 – B 11 – B Câu 12: Phương trình hóa học: t  2NH  CO  H O 1 NH 2 CO3   Fe  OH 2  2NH 4Cl   2NH3  2H 2O  FeCl  t  Fe  NO3 3  NO2  3H O  Fe OH 4HNO3 đặc t  3Fe  NO3 3  NO  8H O hay 3Fe  OH 2  10HNO3 lo·ng   t  2Fe O3  12NO  3O    4Fe  NO3 3   2Fe  NO3 3  3H O  5 Fe2O3  6HNO3  t  N  3Cu  3H O   2NH3  3CuO   3Cu  NO3 2  2NO  4H 2O   3Cu  8HNO3 lo·ng   2NO 8 2NO  O2   4HNO3   4NO2  O2  2H 2O   2Al  NO3 3  H O 10  Al2 O3  6HNO3   NH Cl 11 NH3  HCl   NaCl  NH   H 2O 12  NH Cl  NaOH   NH HSO 13 NH3  H 2SO4  Câu 13: Phương trình hóa học:   2NH 1 N2 k   3H2 k    3 k  t ,p,xt  NH NO3   NH3  HNO3   NH  NaNO3  H O  3 NH NO3  NaOH  3000 C  2NO   N  O2   2NO2  5 2NO  O2   4HNO3   4NO2  O2  2H O   Cu  NO3 2  2NO  2H 2O 4HNO3đặc Cu NH NO3 8 HNO3  NH3  Dạng 2: Cân phản ứng oxi hóa – khử phản ứng có tham gia HNO3 NO3 theo phương pháp thăng ion – electron Trang 11 1–D 2–C 3–A 4–D Dạng 3: Hỗn hợp kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch HNO3 Câu 1: Chọn D Câu 2: Chọn A Câu 3: Ta có: n NO  0,6 mol;n HNO3 bd  mol Phương trình hóa học: 3Cu  8HNO3   3Cu  NO3 2  2NO  4H O 1 CuO  2HNO3   Cu  NO3 2  H O   Theo phương trình (1): n Cu  3 n NO  0,6  0,9 mol  m Cu  0,9.64  57,6 gam 2 n HNO3 1  4n NO  2,4 mol Phần trăm khối lượng Cu hỗn hợp ban đầu bằng: 57,6 100%  96% 60 Ta có: m CuO  60  m Cu  60  57,6  2, gam  n CuO  2,  0,03 mol 80 Theo phương trình (2): n HNO3  2  2n CuO  0,06 mol Tổng số mol HNO3 phản ứng là: 2,4  0,06  2,46 mol  Số mol HNO3 dư bằng:  2,46  0,54 mol Nồng độ axit dư dung dịch sau phản ứng bằng: C M  0,54  0,18M Trang 12 ... Kali nitrat ( KNO3 ) sử dụng để chế thuốc nổ đen SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Trang AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT I AXIT NITRIC Tính chất hóa học  Tính axit o Làm đỏ quỳ tím o Tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối. ..  Để HNO3 có nồng độ cao hơn: Chưng cất với H2SO4 đậm đặc MUỐI NITRAT: M  NO3  x Tính chất muối nitrat a Tính chất vật lí Tất muối nitrat tan nước chất điện li mạnh  Ca2   2NO3 Ví dụ: Ca... hoá học Các muối nitrat bền nhiệt, đun nóng nhiệt độ cao muối nitrat có tính oxi hóa mạnh Sản phẩm phân huỷ phụ thuộc vào chất cation kim loại t • Kim loại đứng trước Mg (trừ Ba)   Muối nitrit