Tính chất hóa học của HNO3

Ôn tập môn Hóa học 11

Tính chất hóa học của HNO3 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.

Tính chất hóa học của HNO₃

1. Axit Nitric – HNO3 là gì?
2. Tính chất vật lý của axit nitric
4. Điều chế axit nitric - HNO3
5. Ứng dụng của axit nitric - HNO3 trong thực tiễn là gì?

Câu hỏi: Tính chất hóa học của HNO₃

Lời giải:

- 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⁺ + NO_3-

- Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm 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 + HNO_{3 đặc} → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO_{3 loãng}→ muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO_{3 loãng lạnh} → muối nitrat + H₂

Mg_(rắn) + 2HNO_{3 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 + 4HNO_{3 đặc} → 4NO₂+ 2H₂O + CO₂

P + 5HNO_{3 đặc}→ 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO_{3 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%) → 3S_{kết tủa}+ 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO_{3 đặc}→ PbSO_{4 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.

1. Axit Nitric – HNO₃ là gì?

- Axit nitric là một hợp chất hữu cơ có tên gọi hóa học chung đó là HNO₃. Ở dạng chất lỏng, HNO₃ thường không có màu và có bốc khói mạnh trong không khí có độ ẩm. Ở tự nhiên Axit Nitric được cấu thành và tạo ra từ những đợt sấm chớp và mưa sét. Cho đến hiện đại theo các chứng minh khoa học thì HNO₃ là một tác nhân gây ra các trận mưa Axit hủy diệt.

- Chính vì sự đặc biệt này nên HNO₃ luôn là một hợp chất hóa học có tính sát thương và nguy hiểm cao. Nó là một chất axit cực độc, dễ ăn mòn và dễ tạo ra cháy nổ có tính sát thương cũng cực kỳ cao. Ngoài thực tế HNO₃ không màu, ở dạng tinh khiết, nếu như bạn để lâu thì HNO₃ sẽ bị chuyển sang màu vàng.

- Màu vàng ở đây là do sự tích tụ của các nito oxit. Về cơ bản, nếu như một dung dịch có khoảng hơn 86% axit nitric, nó sẽ được gọi với cái tên đó là Axit nitric bốc khói. Axit nitric bốc khói có các đặc trưng đó là có bốc khói màu trắng và có axi tnitric bốc khói màu đỏ 2 đặc trưng này sẽ bị phụ thuộc vào số lượng nito dioxit đang hiện diện.

2. Tính chất vật lý của axit nitric

- Công thức hóa học: HNO₃

- Khối lượng: 63,012 g · Mol− 1

- Mật độ: 1,51 g cm^{− 3}

- Áp suất hơi: 48 mmHg (20°C)

- Ngoại quan: Chất lỏng không màu, vàng hoặc đỏ bốc khói khi ở ngoài môi trường.

- Axit nitric tinh khiết là một chất lỏng sôi ở nhiệt độ 83°C, đóng băng ở nhiệt độ –42°C và tạo thành các tinh thể trắng.

- Trong môi trường bên ngoài chất này sẽ xảy ra phản ứng phân hủy một phần với sự tạo ra nitơ đioxit.

- Axit Nitric là một thuốc thử phòng thí nghiệm thông thường và một hóa chất công nghiệp quan trọng để sản xuất phân bón và vật liệu nổ. Nó là độc hại và có thể gây bỏng nặng.

4HNO₃ → 2H₂O + 4NO₂ + O₂

- Acid Nitric bốc khói chứa 98% HNO₃ thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thuốc nổ.

4. Điều chế axit nitric - HNO₃

a. Trong môi trường phòng thí nghiệm

- Ở môi trường phòng thí nghiệm, người ta thường cho muối Natri dạng tinh thể kết hợp tác dụng với H₂(SO₄) đặc. Sau đó sẽ chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của chính Axit HNO₃ là 83 độ C. Cuối cùng sau khi chưng cất, HNO₃ sẽ còn lại đó là một hợp chất kết tủa màu trắng có phương trình hóa học đó là:

H₂SO_{4 đặc} + NaNO_{3 (tinh thể)} → HNO₃+ NaHSO₄

- Axit Nitric sau khi bốc khói đỏ sẽ nhanh chóng chuyển sang dạng hợp chất hóa học Axit Nitric màu trắng. Lưu ý khi thực hiện các thí nghiệm, bạn nên làm bằng các dụng cụ thủy tinh, đặc biệt nên sử dụng các loại bình cổ cong nguyên khối do Axit Nitric khan.

b. Trong môi trường sản xuất chất hóa học công nghiệp

- Axit Nitric (loãng) có thể được điều chế bằng cách cô đặc đến 68% axit hỗn hợp Azeotropic với khoảng 32% là nước. Để thu được axit có nồng độ cao hơn, chúng ta sẽ tiến hành chưng cất HNO₃với hợp chất dung dịch axit H₂SO₄ (axit sunfuric).

- H₂SO₄ sẽ đóng vai trò như 1 chất khử mạnh, nó sẽ hấp thụ lại H₂O. Với phương trình hóa học cụ thể như sau:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (Pt, 850^oC)

2NO + O₂ → NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

- Dung dịch axit Nitric điều chế ở điều kiện công nghiệp sẽ có nồng độ là 52% và 68%. Việc sản xuất Axit Nitric được thực hiện và điều chế hoàn toàn bằng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh.