Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl?

VnDoc xin giới thiệu bài Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl? được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl, vừa tác dụng được với dung dịch AgNO₃?

1. Zn, Cu, Mg
2. Al, Fe, CuO
3. Hg, Na, Ca
4. Fe, Ni, Sn

Trả lời:

Đáp án D. Fe, Ni, Sn

I. Axit Clohidric (HCl)

1. Axit Clohidric là gì? Cấu tạo phân tử của HCl

Axit Clohidric là một axit vô cơ mạnh, nó tồn tại 2 dạng là lỏng và khí. Ở dạng lỏng, nó được tạo ra từ sự hòa tan của khí hydro clorua trong nước. Axit Clohydric có công thức hóa học là HCl. Ngoài ra, nó còn có tên gọi khác như axit hydrochloric, cloran, axit muriatic.

Theo trang Wikipedia HCl – Axit Clohidric hay axit muriatic là một axit vô cơ mạnh, tạo ra từ sự hòa tan của khí hydro clorua (HCl) trong nước. Axit Muriatic đậm đặc nhất có nồng độ tối đa là 40%. Ở dạng đậm đặc, axit này có thể tạo thành các sương mù axit, có khả năng ăn mòn các mô con người, gây tổn thương cơ quan hô hấp, mắt, da và ruột. Axit clohydric dạng hỗn hợp đẳng phí (khoảng 20,2%) có thể được dùng như một tiêu chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng.

2. Các tính chất đặc trưng của axit clohydric

2.1. Tính chất vật lý của HCl

- Khi ở dạng khí, HCl không màu, có mùi xốc, nặng hơn không khí và tan nhiều trong nước tạo dung dịch axit mạnh.

- Khi ở dạng lỏng, HCl loãng không màu. Ở dạng đậm đặc 40%, axit HCl có màu vàng ngả xanh lá và có thể tạo thành sương mù axit, có khả năng ăn mòn và làm tổn thương các mô của con người.

- Độ hòa tan trong nước: 725g/l ở 20 độ C.

- Trọng lượng phân tử: 36,5 g/mol.

- Dung dịch HCl dễ bay hơi.

2.2. Tính chất hóa học của axit clohydric – Những chất tác dụng với HCl

- Axit HCl làm đổi màu chất chỉ thị, cụ thể là làm quỳ tím chuyển đỏ (dấu hiệu nhận biết HCl)

- HCl tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học ( trừ Pb) tạo thành muối và khí Hydro

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

- HCl có tính oxy hóa: Tác dụng oxit kim loại tạo thành muối clorua + nước (kim loại không thay đổi hóa trị)

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

- Tác dụng bazơ tạo thành muối clorua + nước

Cu(OH)₂ + 2HCl → CuCl₂ + 2H₂O

Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O

- HCl tác dụng với muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo thành muối mới và axit mới, sản phẩm được tạo thành có thể kết tủa, khí bay lên hoặc là một axit mới yếu hơn

AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

- HCl có tính khử khi tác dụng với chất có tính oxy hóa mạnh như KMnO₄, K₂Cr₂O₇, MnO₂, KClO₃, …axit clohydric có tính khử.

6HCl + KClO₃ → KCl + 3Cl₂↑ + 3H₂O

2HCl + MnO₂ → MnCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

14HCl + K₂Cr₂O₇ → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 7H₂O

16HCl + 2KMnO₄ → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

2.3. HCl không tác dụng với chất nào?

- Kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa như Cu, Ag, Au,….

- Muối không tan có gốc CO₃ và PO₄, trừ K₂CO₃ và Na₂CO₃,K₃PO₄ và Na₃PO₄.

- HCl không tác dụng với tất cả các axit, phi kim, oxit kim loại, oxit phi kim.

3. Cách điều chế HCl

Trong phòng thí nghiệm:

HCL được điều chế bằng phương pháp axit sulfuric có thể nồng độ lên đến 40% với phương trình điều chế sau:

NaCl rắn + H₂SO₄ đặc → NaHSO₄ + HCl (< 250⁰C)

2NaCl rắn + H₂SO₄ đặc → Na₂SO₄ + 2HCl (> 400⁰C)

Trong công nghiệp:

Điều chế HCL bằng phương pháp tổng hợp

HCL trong công nghiệp thường được điều chế ở nồng độ phần trăm là 32 -34 % bằng phương pháp tổng hợp với phương trình điều chế sau:

H₂ + Cl₂ → 2HCl (đun nóng)

4. Ứng dụng của Axit Clohidric

Dùng axit clohydric để tẩy rỉ: Một trong những công dụng của axit clohydric là tẩy rỉ sắt, tức là oxit sắt, trên thép, sau đó dùng thép để cán, mạ điện và các công trình khác. Sản xuất hợp chất hữu cơ trong sản xuất PVC.

Sử dụng axit clo để kiểm soát và trung hòa độ pH: HCl có tính axit có thể được sử dụng để điều chỉnh độ kiềm của dung dịch. Trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ tinh khiết (thực phẩm, dược phẩm, nước uống). HCL trung hòa nước thải và xử lý nước hồ bơi. Sử dụng axit clohydric để tái tạo trao đổi ion.

Axit clohydric chất lượng cao được sử dụng để tái sinh nhựa trao đổi ion. Trao đổi cation được sử dụng rộng rãi để loại bỏ các ion Na⁺ và Ca^{2 +} khỏi dung dịch nước để sản xuất nước làm mềm. Axit này được sử dụng để rửa các cation khỏi nhựa. Bộ trao đổi ion và nước làm mềm được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp hóa chất, sản xuất nước uống và một số ngành công nghiệp thực phẩm.

Axit clohydric được sử dụng trong cơ thể sống. Axit dạ dày là một trong những chất chính do dạ dày tiết ra. Nó chủ yếu chứa axit clohiđric, tạo thành môi trường axit trong dạ dày. Sử dụng axit HCL để tạo ra các hợp chất vô cơ thông qua phản ứng axit-bazơ để tạo ra các hợp chất vô cơ. Được sử dụng làm chất kết tụ và đông tụ cho các thành phần kết tủa trong xử lý nước thải, sản xuất nước uống, sản xuất giấy hoặc mạ điện, và clorua kẽm trong ngành mạ điện và sản xuất pin.

II. Acid Nitric (HNO₃)

1. HNO3 là gì?

HNO₃ là tên viết tắt của hợp chất vô cơ Axit nitric. HNO₃ được xem làm một dung dịch nitrat hidro hay còn được gọi là axit nitric khan. HNO₃ được hình thành từ tự nhiên do những cơn mưa, sấm chớp tạo thành. HNO₃ (Axit nitric) là một chất lỏng tinh khiết, không có màu, nó sẽ bốc khói mạnh mẽ khi ở trong không khí và nguy hiểm hơn HNO₃ (Axit nitric) là một chất axit độc hại làm ăn mòn và có thể gây cháy. Nếu một dung dịch có hơn 86% HNO₃ (Axit nitric), nó được gọi là axit nitric bốc khói. HNO₃ (Axit nitric) bốc khói có đặc trưng axit nitric bốc khói trắng và axit nitric bốc khói đỏ, tùy thuộc vào số lượng nitơ đioxit hiện diện.

2. Cấu tạo phân tử Axit Nitric – HNO3

3. Tính chất vật lý của axit nitric

+ Axit nitric là chất lỏng không màu, tan tốt trong nước (C<65%). Nó cũng có thể tồn tại ở dạng khí, không màu. Trong môi trường tự nhiên, axit nitric có màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nito.

+ Axit nitric tinh khiết có tỷ trọng khoảng 1522kg/m³, khi để ngoài không khí, nếu axit nitric có nồng độ 86% ta sẽ thấy khói trắng bốc lên. Nhiệt độ đông đặc là -42°C và nhiệt độ sôi là 83°C.

+ Dưới tác dụng của ánh sáng, axit nitric bị phân hủy tạo thành nito dioxit NO₂ (nhiệt độ thường).

4HNO₃ → 4NO₂ + 2H₂O + O₂

+ Do đó cần bảo quản axit nitric trong các chai, lọ tối màu, tránh ánh sáng và khu vực cất giữ phải đảm bảo nhiệt độ thấp hơn 0°C.

+ Ở nhiệt độ cao, nito dioxit bị hòa tan bởi axit nitric thành dung dịch có màu vàng hoặc đỏ. Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến các đặc trưng vật lý, phụ thuộc vào nồng độ NO₂ , đặc biệt là áp suất hơi trên chất lỏng, nhiệt độ sôi, màu sắc dung dịch.

+ Chưng cất hỗn hợp axit nitric và nước, ta được azeotrope có nồng độ 68% HNO₃ và sôi ở 120.5°C, 1 atm. Axit nitric là một axit có tính ăn mòn cao, cực độc, dễ bắt lửa.

4. Tính chất hóa học của HNO3

Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO₃ . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.

Axit nitric là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO₃⁻ và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.

H₃O+ HNO₃ + H₂O → H₃O+ + NO₃^-

– Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

– Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các muối nitrat

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

2HNO₃ + CaCO3 → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

– Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .

Kim loại + HNO₃ đặc → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO₃ loãng → muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO₃ loãng lạnh → muối nitrat + H₂

Mg(rắn) + 2HNO₃ loãng lạnh → Mg(NO₃)₂ + H₂ (khí)

– Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.

– Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

C + 4HNO₃ đặc → 4NO₂ + 2H₂O + CO₂

P + 5HNO₃ đặc → 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO₃ loãng → 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

– Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

FeO + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

FeCO₃ + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

– Tác dụng với hợp chất:

3H₂S + 2HNO₃ (>5%) → 3Skết tủa + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO₃ đặc → PbSO₄ kết tủa + 8NO₂ + 4H₂O

Ag₃PO₄ tan trong HNO₃, HgS không tác dụng với HNO₃.

– Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.

5. Điều chế axit nitric HNO3 có những cách nào?

Phương pháp sản xuất HNO₃ trong công nghiệp

Axit nitric được điều chế bằng cách pha trộn nito dioxide và nước với oxy hoặc sử dụng không khí để oxy hóa axit nitro. Phản ứng xảy ra theo phương trình:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Axit nitric loãng có thể cô đặc đến nồng độ 68% với một hỗn hợp azeotropic 32% nước. Việc cô đặc này được thực hiện bằng cách chưng cất axit HNO₃ loãng với axit sunfuric (vai trò của H₂SO₄ là chất khử nước). Trong quy mô phòng thí nghiệm, muốn cô đặc HNO₃ theo cách này thì phải dùng các dụng cụ thủy tinh và chưng cất với áp suất thấp để tránh việc axit bị phân hủy. Lưu ý tránh các mối nối bằng thủy tinh và nút bần vì HNO₃ có thể tấn công.

Dung dịch HNO₃ cấp thương mại thường có nồng độ là 52% và 68%. Việc sản xuất axit nitric này thường sử dụng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh ra.

Ngoài ra, HNO₃ cũng có thể được tổng hợp bằng cách oxi hóa amonia, tuy nhiên sản phẩm sẽ bị pha loãng bởi nước do phản ứng tạo ra. Mặc dù vậy thì cách này cũng rất quan trọng trong việc sản xuất amoni nitrat từ amoniac theo công nghệ Haber vì sản phẩm cuối cùng có thể sản xuất từ nguyên liệu đầu vào chính là nito, hidro và oxy.

Điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, axit HNO₃ được điều chế bằng cách cho CuNO₃ hoặc cho KNO₃ phản ứng với H₂SO₄ 96% theo khối lượng bằng nhau, sau đó chưng cất hỗn hợp này ở nhiệt độ sôi 83 ℃ cho đến khi chỉ còn lại chất kết tinh màu trắng và kali bisunfat còn lưu lại trong bình.

Khi tiến hành thí nghiệm thì cần phải dùng các trang thiết bị bằng thủy tinh, tốt nhất là bình cổ cong nguyên khối vì axit nitric khan tấn công cả nút bần, da và cao su nên sự rò rỉ có thể sẽ rất nguy hiểm.

KNO₃ + H₂SO₄ → KHSO₄ + HNO₃

NO_x hòa tan được loại bỏ bằng cách giảm áp suất tại nhiệt độ phòng từ 10 – 30 phút với áp suất 200 mmHg (27 kPa).

6. Ứng dụng của axit nitric - HNO3 trong thực tiễn là gì?

6.1. Trong phòng thí nghiệm

Axit nitric được sử dụng làm thuốc thử liên quan tới clorit. Cho axit nitric tác dụng với mẫu thử, sau đó cho dung dịch bạc nitrat vào để tìm kết tủa trắng của bạc clorua. Ngoài ra, nó cũng dùng để điều chế muối nitrat.

6.2. Trong công nghiệp

+ Axit nitric 68% được sử dụng để chế tạo thuốc nổ bao gồm nitroglycerin, trinitrotoluen (TNT) và cyclotrimethylenetrinitramin (RDX), và các loại phân bón chứa nito như phân đạm một lá nitrat amoni NH₄NO₃, các muối nitrat như KNO₃ , Ca(NO₃)₂ ,...

+ Axit nitric có nồng độ 0,5-2% được sử dụng làm hợp chất nền nhằm xác định trong dung dịch có tồn tại kim loại không. Người ta gọi đó là kỹ thuật ICP-MS và ICP-AES. Cần sử dụng axit nitric tinh khiết hoàn toàn vì có một số lượng những ion kim loại nhỏ có thể gây ảnh hưởng tới kết quả phân tích.

+ Do axit nitric phản ứng với hầu hết các kim loại trong các hợp chất hữu cơ nên nó được dụng trong ngành luyện kim, xi mạ và tinh lọc. Khi cho axit này kết hợp với axit clorua, ta được dung dịch nước cường toan có khả năng hòa tan bạch kim và vàng.

+ Sử dụng axit nitric để sản xuất các chất hữu cơ, bột màu, sơn, thuốc nhuộm vải.

+ Dùng làm thuốc tẩy màu- colorometric test, giúp phân biệt heroin và morphine.

+ Axit nitric được dùng để sản xuất nitrobenzen - tiền chất để sản xuất anilin và các dẫn xuất anilin với những ứng dụng then chốt trong sản xuất bọt xốp polyuretan, sợi aramit và dược phẩm.

+ Axit nitric cũng là hợp chất trung gian dùng trong sản xuất bọt xốp polyuretan mềm và các sản phẩm polyuretan khác, ví dụ các chất kết dính, các chất bịt kín, các chất bọc phủ và các chất đàn hồi, đi từ nguyên liệu toluen diisoxyanat.

+ Dùng làm chất tẩy rửa các đường ống, bề mặt kim loại trong các nhà máy sữa. Axit nitric được dùng để loại bỏ các tạp chất, cân bằng lại độ tiêu chuẩn của nước. Một trong những ứng dụng khác cho IWFNA là một chất oxy hóa trong nhiên liệu lỏng tên lửa.

-------------------------------

Ngoài Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl? đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.