Lý thuyết, bài tập về axit nitric và muối nitrat

Ôn tập môn Hóa học 11

Lý thuyết, bài tập về axit nitric và muối nitrat được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 11. 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.

Lý thuyết, bài tập về axit nitric và muối nitrat

I. Axit nitric
II. Muối Nitrat
III. Phương pháp giải một số dạng bài tập về Axit nitric - Muối nitrat
- Dạng 1: Lý thuyết về tính chất của axit nitric và muối nitrat
- Dạng 2: Bài toán về axit nitric

I. Axit nitric

1. Tính chất vật lí

- Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm. Axit HNO₃ tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào.

- Axit nitric kém bền. Trong điều kiện thường, có ánh sáng, dung dịch axit đặc bị phân hủy 1 phần giải phóng khí nito dioxit, khí này lại tan trong dung dịch axit làm cho dung dịch có màu vàng.

2. Tính chất hóa học

Axit HNO₃ là một trong các axit mạnh:

- Làm quỳ tím hóa đỏ,

- Tác dụng với bazơ và oxit bazơ,

- Tác dụng với muối của axit yếu.

- Tác dụng với kim loại (không giải phóng khí H₂)

VD: CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

Ba(OH)₂ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Axit HNO₃ là chất oxi hóa mạnh (vì N có số oxi hóa là +5)

- Phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Pt và Au:

Lưu ý

+ HNO₃ đặc sản phẩm khử là NO₂

+ HNO₃ loãng:

+ Kim loại có tính khử trung bình, yếu (Fe, Cu, Ag,...) sản phẩm khử là NO

+ Kim loại có tính khử mạnh như (Mg, Al,Zn,...) sản phẩm khử là NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃

+ HNO₃ đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr

Thí dụ: Cu + 4HNO₃ đặc → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

- Một số phi kim, nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.

(Một số hợp chất hữu cơ bốc cháy khi gặp HNO₃ đặc)

Thí dụ:

3FeO + 10HNO₃ (đ) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

3. Điều chế

- Trong phòng thí nghiệm: axit HNO₃ được điều chế bằng cách cho NaNO₃ hoặc KNO₃ tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng.

H₂SO₄ đặc + NaNO₃ tinh thể → HNO₃ + NaHSO₄

- Trong công nghiệp: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (Pt, 850⁰C)

2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

4. Nhận biết

- Làm đỏ quỳ tím.

- Tác dụng với kim loại đứng sau H tạo khí nâu đỏ.

5. Ứng dụng

Axit nitric là một trong những hóa chất cơ bản và quan trọng. Phần lớn axit này được dùng để sản xuất phân đạm. Ngoài ra nó còn được dùng để sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm...

II. Muối Nitrat

1. Khái niệm và công thức tổng quát

- Muối amoni là muối của axit nitric.

- Công thức tổng quát: M(NO₃)n.

2. Tính chất vật lí

Tất cả các muối nitrat đều tan và là các chất điện li mạnh:

M(NO₃)n → Mⁿ⁺ + nNO₃^-

3. Tính chất hóa học

Các muối nitrat kém bền với nhiệt, chúng bị phân hủy khi đun nóng

Muối nitrat có các tính chất hóa học chung của muối

- Tác dụng với axit:

AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃

- Tác dụng với dung dịch bazơ

Mg(NO₃)₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaNO₃

- Tác dụng với dung dịch muối:

Mg(NO₃)₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃ + 2NaNO₃

- Tác dụng với với kim loại

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Muối nitrat dễ bị nhiệt phân

- Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh đứng trước Mg (kali, natri,…) bị phân hủy thành muối nitrit và oxit.

Thí dụ:

- Muối nitrat của kim loại từ Mg đến Cu bị phân hủy thành oxit kim loại tương ứng, NO₂ và O₂.

Thí dụ:

- Muối nitrat của kim loại kém hoạt động (Sau Cu) bị phân hủy thành kim loại tương ứng, khí NO₂ và O₂.

Lưu ý: Một số muối nhiệt phân không theo quy luật trên như Fe(NO₃)₂, NH₄NO₃

Tính oxi hóa trong môi trường axit

Nếu muối nitrat tồn tại trong môi trường axit có tính oxi hóa mạnh như HNO₃

Thí dụ: 3Cu + 8HCl + 2KNO₃ → 3CuCl₂ + 2KCl + 2NO + 4H₂O

4. Điều chế

Cho HNO₃ phản ứng với kim loại, oxit kim loại, bazơ, muối bằng phản ứng trao đổi ion (muối trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) hoặc phản ứng oxi hóa khử (tạo muối kim loại có hóa trị cao).

5. Nhận biết

Dùng dung dịch HCl và mẩu Cu cho vào dung dịch cần nhận biết, nếu Cu tan tạo thành dung dịch màu xanh và có khí màu nâu đỏ bay ra thì đó là muối nitrat.

Cu + 4H+ + 2NO₃^- → Cu²⁺ + 2NO₂ + 2H₂O

III. Phương pháp giải một số dạng bài tập về Axit nitric - Muối nitrat

Dạng 1: Lý thuyết về tính chất của axit nitric và muối nitrat

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Axit nitric là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, không bền và dễ bị phân hủy khi có ánh sáng

- Axit nitric có tính axit và tính OXH mạnh (có thể oxh hầu hết các kim loại từ Au, Pt)

- Trong phòng thí nghiệm, người ta cho NaNO₃ (rắn) tác dụng với H₂SO₄ (đặc) để thu được HNO₃ (khí); trong công nghiệp người ta sản xuất HNO₃ bằng khí NH₃.

- Tất cả các muối nitrat có khả năng tan được trong nước

Khi nhiệt phân muối nitrat

- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O₂

- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO₂ + O₂

- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO₂ + O₂

Ví dụ: Thí nghiệm với dung dịch HNO₃ thường sinh ra khí độc NO₂. Để hạn chế khí NO₂ thoát ra từ ống nghiệm, người ta nút ống nghiệm bằng

(a) bông khô

(b) bông có tẩm nước

(c) bông có tẩm nước vôi trong

(d) bông có tẩm giấm ăn

Trong 4 biện pháp trên, biện pháp có hiệu quả nhất là:

(b)
(a)
(d)
(c)

Hướng dẫn giải chi tiết

Trong 4 biện pháp trên, biện pháp có hiệu quả nhất là dùng bông có tẩm nước vôi trong để nút vào ống nghiệm.

2Ca(OH)₂+ 4NO₂ → Ca(NO₃)₂ + Ca(NO₂)₂ + 2H₂O

Đáp án D

Dạng 2: Bài toán về axit nitric

a, Bài toán kim loại tác dụng với axit nitric

* Một số lưu ý cần nhớ

- HNO₃ tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) để sinh ra muối + sản phẩm khử + H₂O

- Sản phẩm khử của phản ứng này thường là: NH₄NO₃; N₂O; NO; NO₂; N₂

- n e trao đổi = n NO₂ + 3 . n NO + 8 . n N₂O + 8 . n NH₄⁺ + 10 . n N₂

n HNO₃ = 2 . n NO₂ + 4 . n NO + 10 . n N₂O + 10 . n NH₄NO₃ + 12 . n N₂

Trường hợp sản phẩm không sinh ra muối NH₄NO₃ ta có n e trao đổi = n NO₃

Đối với dạng bài tập này, ta thường áp dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng để giải quyết yêu cầu của đề bài.

Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO₃ loãng thu được 1,12 lít hỗn hợp X gồm 3 khí NO, N₂O, N₂ có tỉ lệ số mol là: 1 : 2 : 2. Giá trị của m là

5,4 gam.
3,51 gam.
2,7 gam.
8,1 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết

Ta có số mol của hỗn hợp khí thu được sau phản ứng là: 1,12 : 22,4 = 0,05 (mol)

Theo đề bài, tỉ lệ mol của 3 khí NO; N₂O; N₂ là 1 : 2 : 2

=> n NO = 0,01 mol; n N₂O = 0,02 mol; n N₂ = 0,02 mol.

Áp dụng định luật bảo toàn electron:

3 . n Al = 3 . n NO + 8 . n N₂O + 10 . n N₂ = 3 . 0,01 + 0,02 . 8 + 0,02 . 10 = 0,39

=> n Al = 0,13 mol => m Al = 3,51 gam

Đáp án B.

b, Bài toán hợp chất tác dụng với axit nitric

Ví dụ: Trộn 0,81 gam bột nhôm với bột Fe₂O₃ và CuO rồi đốt nóng để tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp A. Hoà tan hoàn toàn A trong dung dịch HNO₃ đun nóng thu được V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) ở đktc. Giá trị của V là