Bài tập về Axit nitric và muối nitrat

Kiến thức cần nhớ

AXIT NITRIC

I. Cấu tạo phân tử

- Công thức cấu tạo của HNO₃:

Chú ý: Mũi tên trong công thức cấu tạo trên cho biết cặp electron liên kết chỉ do nguyên tử N cung cấp.

- Trong hợp chất HNO₃, nitơ có số oxi hóa cao nhất là +5.

II. Tính chất vật lý

- Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm.

- Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần sinh ra khí NO₂. Khí này tan trong dung dịch axit, làm cho dung dịch có màu vàng.

4HNO₃$\stackrel{\mathrm{as}}{\to }$4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

- Axit nitric tan vô hạn trong nước. Trong phòng thí nghiệm thường có loại HNO₃ đặc nồng độ 68%, D = 1,4 g/cm³.

III. Tính chất hóa học

1. Tính axit

- Axit nitric là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch phân li hoàn toàn:

${\mathrm{HNO}}_3\to {\mathrm{H}}^{+}+{{\mathrm{NO}}_3}^{-}$

- Dung dịch axit HNO₃ có đầy đủ tính chất của một dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn.

Thí dụ:

CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂↑ + H₂O

2. Tính oxi hóa

- HNO₃ có tính oxi hóa mạnh.

- Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO₃ đều bị oxi hóa lên trạng thái có mức oxi hóa cao nhất.

a) Tác dụng với kim loại

- HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại trừ vàng (Au) và platin (Pt).

* Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...

Cu+4HNO_3 (đặc)→Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

3Cu+8HNO_3 (loãng)→3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

  * Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, ... thì HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂ hoặc NH₄NO₃.

8Al+30HNO_3 (loãng)→8Al(NO₃)₃+3N₂O+15H₂O

4Zn+10HNO_3 (loãng)→4Zn(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O

* Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội.

b) Tác dụng với phi kim

- Khi đun nóng, HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi kim: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).

Thí dụ:

S+6HNO_3(đ)→H₂SO₄+6NO₂↑+2H₂O

c) Tác dụng với hợp chất

- H₂S, HI, SO₂, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO₃. 

Thí dụ:

3FeO+10HNO_3(đ)→3Fe(NO₃)₃+NO↑+5H₂O

3H₂S+2HNO_3(đ)→ 3S↓+2NO↑+4H₂O

- Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

IV. Ứng dụng

- Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH₄NO₃, …

- Ngoài ra, sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm, …

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm

    Axit HNO₃ được điều chế bằng cách cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng:

NaNO_3(rắn) +H₂SO_4(đặc)$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$HNO₃+NaHSO₄

Hình 1: Điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm

2. Trong công nghiệp

- Được điều chế từ NH₃ qua ba giai đoạn:

NH₃$\stackrel{\left(1\right)}{\to }$NO$\stackrel{\left(2\right)}{\to }$NO₂$\stackrel{\left(3\right)}{\to }$HNO₃.

a) Oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí

4NH₃+5O₂$\underset{\mathrm{Pt}}{\overset{850-900°\mathrm{C}}{\to }}$4NO+6H₂O; $\left(∆\mathrm{H}<0\right)$

b) Oxi hóa NO thành NO₂ bằng oxi không khí ở điều kiện thường

2NO+O₂→2NO₂

c) Chuyển hóa NO₂ thành HNO₃

4NO₂+2H₂O+O₂→4HNO₃

Dung dịch HNO₃ thu được thường có nồng độ 52 – 68%. Để có HNO₃ có nồng độ cao hơn 68% người ta thường chưng cất axit này với HNO₃ đậm đặc.

MUỐI NITRAT

- Muối của axit nitric được gọi là nitrat.

Thí dụ: natri nitrat NaNO₃, bạc nitrat AgNO₃,…

I. Tính chất vật lý

- Tất cả các muối nitrat đều dễ tan trong nước, là chất điện li mạnh trong dung dịch phân li hoàn toàn thành các ion.

Thí dụ:

Ca(NO₃)₂→ Ca²⁺+ 2${{\mathrm{NO}}_3}^{-}$

- Ion  không màu, màu của 1 số muối nitrat là do màu của cation kim loại.

II. Tính chất hóa học

1. Nhiệt phân muối nitrat

a) Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh (kali, natri,…)

Muối nitrat$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Muối nitrit + O₂↑

Thí dụ:

2NaNO₃$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2NaNO₂ + O₂↑

b) Muối nitrat của Mg, Zn, Fe, Pb, Cu,…

Muối nitrat$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Oxit kim loại + NO₂↑ + O₂↑

Thí dụ:

2Cu(NO₃)₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑

4Fe(NO₃)₂$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2Fe₂O₃ + 8NO₂↑ + O₂↑

c) Muối nitrat của những kim loại Ag, Au, Hg,…

Muối nitrat$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Kim loại + NO₂↑ + O₂↑

Thí dụ:

2AgNO₃$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$2Ag + 2NO₂↑ + O₂↑

2. Nhận biết ion nitrat

- Trong môi trường trung tính không có tính oxi hóa.

- Trong môi trường axit, ion  thể hiện tính oxi hóa giống như HNO₃.

⇒ Thuốc thử dùng để nhận biết ion  là một ít vụn đồng và dung dịch H₂SO₄ loãng, đun nóng.

Hiện tượng: dung dịch có màu xanh, khí không màu hóa nâu đỏ trong không khí.

3Cu+8H⁺+2→3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

2NO+O₂(không khí)→2NO₂(màu nâu đỏ)

III. Ứng dụng

- Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp như NH₄NO₃, NaNO₃, KNO₃, Ca(NO₃)₂.

Hình 2: Một số loại phân đạm

- KNO₃ còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen (thuốc nổ khói). Thuốc nổ đen chứa 75% KNO₃, 10%S và 15% C.

C. Chu trình của nitơ trong tự nhiên

Nguyên tố nitơ rất cần cho sự sống trên Trái Đất. Trong tự nhiên, luôn luôn diễn ra các quá trình chuyển hóa nitơ từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tuần hoàn khép kín.

Hình 3: Chu trình của nitơ trong tự nhiên

Các dạng bài toán về Axit nitric và muối nitrat

Dạng 1: Câu hỏi lí thuyết

Dạng 2: Cân bằng phản ứng oxi hóa – khử của những phản ứng có sự tham gia của HNO₃ hoặc NO₃^- theo phương pháp thăng bằng ion – electron.

Dạng 3: Hỗn hợp các kim loại, oxit kim loại tác dụng với dung dịch

Bài tập tự luyện

1. Bài tập vận dụng

Câu 1: 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:

A. (b)

B. (a)

C. (d)

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

Câu 2: Cho các mệnh đề sau :

1) Các muối nitrat đều tan trong nước và đều là chất điện li mạnh.

2) Ion NO₃^- có tính oxi hóa trong môi trường axit.

3) Khi nhiệt phân muối nitrat rắn ta đều thu được khí NO₂.

4) Hầu hết muối nitrat đều bền nhiệt.

Các mệnh đề đúng là :

A. (1), (2), (3).        

B. (2) và (4).

C. (2) và (3).

D. (1) và (2).

Hướng dẫn giải chi tiết:

Các mệnh đề đúng là: (1) và (2)

(3) sai vì muối nitrat của K, Na, Ba, Ca nhiệt phân không thu được khí NO₂

(4) sai vì các muối nitrat hầu hết kém bền nhiệt

Đáp án D.

Câu 3: Khi cho kim loại Fe phản ứng với HNO₃ tạo thành khí độc hại. Biện pháp nào xử lý tốt nhất để chống ô nhiễm môi trư­ờng ?

A. Nút ống nghiệm bằng bông tẩm nư­ớc.

B. Nút ống nghiệm bằng bông tẩm cồn

C. Nút ống nghiệm bằng bông tẩm giấm.

D. Nút ống nghiệm bằng bông tẩm xút.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Khí sinh ra là NO₂ => cần dung dịch kiềm để hấp thụ => nút ống nghiệm bằng bông tẩm xút.

Đáp án D

Câu 4: 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 :

A. 5,4 gam.

B. 3,51 gam.

C. 2,7 gam.

D. 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.

Câu 5: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO₃ lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO₂ và NO có V_X = 8,96 lít (đktc) và tỉ khối đối với O₂ bằng 1,3125. Thành phần phần trăm theo thể tích của  NO, NO₂ và khối lượng m của Fe đã dùng là :

A. 25% và 75% ; 1,12 gam.

B. 25% và 75% ; 11,2 gam.

C. 35% và 65% ; 11,2 gam.

D. 45% và 55% ; 1,12 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Theo đề bài, ta tính được n X = 0,4 mol

Khối lượng mol trung bình của X là: 1,3125 . 32 = 42 (gam/mol)

Gọi số mol NO; NO₂ lần lượt là x, y mol

=> Ta có hệ phương trình:

x + y = 0,4

(30x + 46y) : (x + y) = 42

=> x = 0,1 ; y = 0,3

% V NO = 0,1 : 0,4 . 100% = 25%

% V NO₂ = 0,3 : 0,4 . 100% = 75%

Áp dụng định luật bảo toàn electron vào hệ trên ta sẽ có được:

3 . n Fe = 3 . n NO + n NO₂

=> n Fe = (3 . 0,1 + 0,3 ) : 3 = 0,2 mol

=> m Fe = 0,2 . 56 = 11,2 gam.

Đáp án B

Câu 6: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng với dung dịch HNO₃ dư, thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO₂ có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Tổng khối lượng muối nitrat sinh ra là :

 A. 66,75 gam. 

B. 33,35 gam. 

C. 6,775 gam.

D. 3,335 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

n hỗn hợp khí = 1,12 : 22,4 = 0,05 mol

Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí là: 20 . 2 = 40 (gam/mol)

Gọi số mol của NO; NO₂ lần lượt là x , y mol

Ta có hệ phương trình:

x + y = 0,05

(30x + 46y) : (x + y) = 40

=> x = 0,01875 ; y = 0,03225

=> số mol e trao đổi là: 3x + y = 0,0875 (mol)

=> m muối tạo thành sau phản ứng là: m Fe + m NO₃^- = 1,35 + 0,0875 . 62 = 6,775 gam

Câu 7: Hoà tan đến phản ứng hoàn toàn 0,1 mol FeS₂ vào HNO₃ đặc nóng dư. Thể tích NO₂ bay ra (ở đktc, biết rằng N⁺⁴  là sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵) là   

Hướng dẫn giải chi tiết:

Xét quá trình cho – nhận e:

$\begin{array}{rl}& Fe{S}_2\to F{e}^{3+}+2\stackrel{+6}{S}+15e\stackrel{+5}{N}+1e\to \stackrel{+4}{N}{O}_2\\ & 0,1\to 1,51,5\to 1,5\end{array}$

=> V_NO2 = 1,5.22,4 = 33,6 lít

Câu 8: 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 :

A. 0,224 lít.

B. 0,672 lít.

C. 2,24 lít.

D. 6,72 lít.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta nhận thấy Fe₂O₃ và CuO đều có số OXH max khi tham gia phản ứng nên không có khả năng nhường e

=> Thực thế chỉ có quá trình cho, nhận e của Al và HNO3.

Ta có:

Quá trình oxi hóa :

Al   →  Al⁺³   +   3e

mol :   0,03      →       0,09

Quá trình khử :                             

N⁺⁵    +  3e      →     N⁺²

mol :              0,09    →    0,03

 V_NO = 0,03.22,4 = 0,672 lít.

Đáp án D.

Câu 9: Nung nóng hết 27,3 gam hỗn hợp X gồm NaNO₃ và Cu(NO₃)₂ rồi hấp thụ toàn bộ khí thu được vào H₂O thấy có 1,12 lít khí (đktc) bay ra. Khối lượng Cu(NO₃)₂ trong X là  

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi n_NaNO3 = a mol;  n_Cu(NO3)2 = b mol

=> m_{hỗn hợp}  = 85a + 188b = 27,3   (1)

2NaNO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2NaNO₂ + O₂

  a                  →              0,5a

2Cu(NO₃)₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CuO + 4NO₂ + O₂

  b                  →               2b  →  0,5b

Hấp thụ khí vào nước:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

 2b  → 0,5b        

=> n_{khí còn lại} = 0,5a = 0,05  => a = 0,1

Thay a = 0,1 vào (1) => b = 0,1

=> m_Cu(NO3)2 = 0,1.188 = 18,8 gam

Câu 10: Đem nung một lượng Cu(NO₃)₂ sau một thời gian thì dừng lại làm nguội rồi cân thấy khối lượng giảm 0,54 gam. Khối lượng muối đã bị nhiệt phân là

Hướng dẫn giải chi tiết:

2Cu(NO₃)₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CuO + 4NO₂ + O₂

      x           →         x    →    2x  →  0,5x

m_giảm = m_{khí sinh ra} = m_NO2 + m_O2

=> 2x.46 + 0,5x.32 = 0,54  => x = 0,005 mol

=> m_Cu(NO3)2 = 0,94 gam

2. Bài tập tự luyện có hướng dẫn

(Xem thêm ở file dưới)

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

30 bài tập về Andehit (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập về phenol (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập về ancol (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập về Anđehit – Xeton (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập về Ankađien (2024) có đáp án chi tiết nhất