Axit nitric (HNO3) cú cụng thức cấu tạo:
Trong hợp chất HNO3, nguyờn tố nitơ cú số oxi húa cao nhất là +5 II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
* Axit nitric tinh khiết là chất lỏng khụng màu, bốc khúi mạnh trong khụng khớ
ẩm, D=1,53g/cm3, sụi ở 860C. Axit nitric tinh khiết kộm bền, ngay ở điều kiện thường khi cú ỏnh sỏng bị phõn hủy một phần giải phúng khớ nitơ đioxit (NO2). Khớ này tan trong dung dịch axit, làm cho dung dịch cú màu vàng.
* Axit nitric tan trong nước theo bất kỡ tỉ lệ nào. Trong phũng thớ nghiệm thường cú loại axit đặc nồng độ68%,D=1,40g/cm3.
III - TÍNH CHẤT HểA HỌC 1. Tớnh axit
Axit nitric là một trong số cỏc axit mạnh, trong dung dịch loóng nú phõn li hoàn toàn thành H+ và NO−3.
Dung dịch HNO3 làm đỏ quỳ tớm, tỏc dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat. Thớ dụ:
CuO+2HNO3→Cu(NO3)2+H2O Ca(OH)2+2HNO3→Ca(NO3)2+2H2O CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O
2. Tớnh oxi húa
Axit nitric là một trong những axit cú tớnh oxi húa mạnh. Tựy thuộc vào nồng độ của axit và bản chất của chất khử mà HNO3 cú thể bị khử đến một số sản phẩm khỏc nhau của nitơ.
a) Với kim loại
Trong dung dịch HNO3, ion NO−3 cú khả năng oxi húa mạnh hơn ion H+, nờn HNO3 oxi húa được hầu hết cỏc kim loại, kể cả cỏc kim loại cú tớnh khử yếu như Cu,Ag,..., trừ Au và Pt. Khi đú, kim loại bị oxi húa đến mức oxi húa cao nhất và tạo ra muối nitrat.
Khi tỏc dụng với kim loại cú tớnh khử yếu như Cu,Pb,Ag,...,HNO3 đặc bị khử đến NO2, cũn HNO3 loóng bị khử đến NO. Thớ dụ:
Cu0+4HN+5O3(đặc)→Cu+2(NO3)2+2N+4O2+2H2O 3Cu0+8HN+5O3 (loóng)→3Cu+2(NO3)2+2N+2O+4H2O
Khi tỏc dụng với những kim loại cú tớnh khử mạnh như Mg,Zn,Al,...,HNO3 loóng cú thể bị khử đến N2+1O,N20, hoặc N−3H4NO3. Thớ dụ:
8Al0+30HN+5NO3(loóng)→8Al+3(NO3)3+3N2+1O+15H2O 4Zn0+10HN+5O3(rất loóng) →4Zn+2(NO3)2+N−3H4NO3+3H2O
Fe,Al bị thụ động húa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội vỡ tạo nờn một màng oxit bền trờn bề
mặt cỏc kim loại này, bảo vệ cho kim loại khụng tỏc dụng với axit nitric và những axit khỏc mà trước đú chỳng tỏc dụng dễ dàng.
b) Với phi kim
Khi đun núng, axit nitric đặc cú thể oxi húa được nhiều phi kim như C,S,P,.... Khi đú, cỏc phi kim bị oxi húa đến mức oxi húa cao nhất, cũn HNO3 bị khử đến NO2 hoặc NO tựy theo nồng độ của axit.
Thớ dụ: S0+6HN+5O3(đặc)→H2S+6O4+6N+4O2+2H2O
c) Với hợp chất
Khi đun núng, axit nitric cú thể oxi húa được nhiều hợp chất như H2S,HI,SO2,FeO, muối sắt (II),...
Thớ dụ: 3H2S−2+2HN+5O3(loóng)→3S0+2N+2O+4H2O Nhiều chất hữu cơ bị phỏ hủy hoặc bốc chỏy khi tiếp xỳc với axit HNO3 đặc. IV-ỨNG DỤNG
Axit HNO3 là một trong những húa chất cơ bản quan trọng. Phần lớn axit HNO3 sản xuất trong cụng nghiệp được dựng để điều chế phõn đạm NH4NO3,... Axit HNO3 cũn được dựng để sản xuất thuốc nổ (thớ dụ trinitrotoluen (TNT),...), thuốc nhuộm, dược phẩm,...
V- ĐIỀU CHẾ
1. Trong phũng thớ nghiệm
Axit HNO3 được điều chế bằng cỏch cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tỏc dụng với axit H2SO4đặc, núng:
NaNO3+H2SO4→HNO3+NaHSO4
Hơi axit HNO3 thoỏt ra được dẫn vào bỡnh, được làm lạnh và ngưng tụ ở đú. Phương phỏp này chỉ được dựng để điều chế một lượng nhỏ axit HNO3 bốc khúi.
2. Trong cụng nghiệp
Axit HNO3 được sản xuất từ amoniac. Quỏ trỡnh sản xuất gồm ba giai đoạn:
* Oxi húa khớ amoniac bằng oxi khụng khớ ở nhiệt độ 850−9000C, cú mặt chất xỳc tỏc là platin: 4NH3+5O2−→Ptt04NO+6H2O;ΔH=−907kJ
Phản ứng này tỏa nhiệt và xảy ra gần như hoàn toàn.
* Oxi húa NO thành NO2. Hỗn hợp chứa NO được làm nguội và cho húa hợp với oxi khụng khớ tạo thành khớ nitơ đioxit:
2NO+O2→2NO2
* Chuyển húa NO2 thành HNO3. Cho hỗn hợp nitơ đioxit vừa tạo thành và oxi tỏc dụng với nước, sẽ thu được dung dịch axit nitric:
4NO2+2H2O+O2→4HNO3
Dung dịch HNO3 thu được thường cú nồng độ từ 52% đến 68%. Để cú axit nitric với nồng độ cao hơn 68%, người ta chưng cất dung dịch HNO3 này với H2SO4 đậm đặc trong cỏc thiết bị đặc biệt.
B. MUỐI NITRAT
Muối nitrat là muối của axit nitric, thớ dụ: natri nitrat (NaNO3), đồng (II) nitrat (Cu(NO3)2),... I - TÍNH CHẤT CỦA MỐI NITRAT
1. Tớnh chất vật lớ
Tất cả cỏc muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh. Trong dung dịch, chỳng phõn li hoàn toàn thành cỏc ion. Ion NO−3 khụng cú màu, nờn màu của một số muối nitrat là do màu của
cation kim loại trong muối tạo nờn.
Thớ dụ: Cu(NO3)2 cú màu xanh.
Một số muối nitrat như NaNO3,NH4NO3, ... hấp thụ hơi nước trong khụng khớ nờn dễ bị chảy rữa.
2. Tớnh chất húa học
Cỏc muối nitrat dễ bị phõn hủy. Độ bền nhiệt của muối nitrat phụ thuộc vào bản chất của cation tạo muối.
* Muối nitrat của cỏc kim loại hoạt động mạnh (kali, natri,...) bị phõn hủy thành muối nitrit và oxi:
Thớ dụ: 2KNO3−→t02KNO2+O2
* Muối nitrat của magie, kẽm , sắt, chỡ, đồng,... bị phõn hủy thành oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2:
Thớ dụ: 2Mg(NO3)2−→t02MgO+4NO2+O2
* Muối nitrat của bạc, vàng, thủy phõn,... bị phõn hủy thành kim loại tương ứng, khớ NO2 và O2.
Thớ dụ: 2AgNO3−→t02Ag+2NO2+O2
Ở nhiệt độ cao, muối nitrat phõn hủy ra oxi nờn chỳng là cỏc chất oxi húa mạnh. Khi cho than núng đỏ vào muối kali nitrat núng chảy, than bựng chỏy. Hỗn hợp muối nitrat núng chảy với chất hữu cơ dễ bắt chỏy và chỏy mạnh.
3. Nhận biết ion nitrat
Trong mụi trường trung tớnh, ion NO−3 khụng cú tớnh oxi húa. Khi cú mặt ion H+, ion NO−3 thể hiện tớnh oxi húa giống như HNO3. Và vậy để nhận ra ion NO−3 người ta đun núng nhẹ dung dịch chứa NO−3 với đồng kim loại H2SO4 loóng:
3Cu+8H++2NO−3→3Cu2++2NO↑+4H2O
màu xanh khụng màu 2NO+O2→2NO2
nõu đỏ
Phản ứng tạo dung dịch màu xanh và khớ màu nõu đỏ thoỏt ra. II. ỨNG DỤNG CỦA MUỐI NITRAT
Cỏc muối nitrat được sử dụng chủ yếu để làm phõn bún húa học (phõn đạm) trong nụng nghiệp, thớ dụ : NH4NO3,NaNO3,KNO3,Ca(NO3)2
Kali nitrat cũn được sử dụng để chế thuốc nổ đen (thuốc nổ cú khúi). Thuốc nổ đen chứa 75%KNO3,10%S và 15%C.