Viết phương trình chứng minh tính oxi hóa mạnh của HNO3

Axit Nitric HNO3 là là một trong những axit rất quen thuộc mà các em học trong chương trình THCS và THPT, đây là một axit cơ bản và quan trọng mà các em cần nắm vững kiến thức. 

• 

• 

• 

• 

Vậy HNO3 – axit nitric và các hợp chất muối nitrat có những tính chất hoá học và tính chất vật lý đặc trưng gì, bài viết dưới đây chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về tính chất hoá học của axit nitric và mối nitrat.

I. Tính chất vật lý của Axit Nitric

Bạn đang xem: Tính chất hoá học của axit Nitric HNO3, ví dụ và bài tập – hoá lớp 11

+ Axit nitric tinh khiết là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, D=1,53 g/cm3

+ Axit nitric kém bền. Ngay ở điều kiện thường, khi có ảnh sáng, dung dịch axit nitric bị phân hủy một phần giải phóng nitơ đioxit. Khí này tan trong dung dịch axit làm dung dịch có màu vàng.

+ Axit nitric tan trong nước ở bất kì tỉ lệ nào. Trong phòng thí nghiệm thường có loại HNO3 nồng độ 68%, D=1,40 g/cm3

Về tính chất hoá học của Axit nitric:

• Tác dụng với Bazơ
• Tác dụng với Oxit bazơ
• Tác dụng với Muối
• Tác dụng với Kim loại
• Tác dụng với phi kim

Dưới đây, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về tính chất hoá học của axit nitric.

II. Tính chất hoá học của Axit Nitric

1. Axit Nitric thể hiện tính axit

* HNO3 là một axit mạnh (do HNO3 phân ly thành H+ và NO3–)

a) Axit Nitric làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

b) Axit Nitric tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H2O:

• HNO3 + CuO

  2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O

c) Axit Nitric tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → Muối + H2O:

 • HNO3 + NaOH

 HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

• HNO3 + KOH

 HNO3 + KOH → KNO3 + H2O

• HNO3 + Mg(OH)2

 2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O

d) Axit Nitric tác dụng với muối (trong muối kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối mới + axit mới:

 • HNO3 + CaCO3

 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO­3­)2 + CO2↑ + H2O

2. Axit Nitric thể hiện tính oxi hoá

* HNO3 có số oxi hoá là +5 (có tính oxi hoá mạnh) nên tuỳ vào nồng độ của HNO3 và khả năng khử của chất tham gia có thể bị khử thành:  

a) Axit Nitric tác dụng với kim loại:

– HNO3 phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối nitrat + H2­O và sản phẩm khử của N+5 (NO2, NO, N2O, N2 và NH4NO3).

 PTPƯ: M + HNO3 → M(NO3)n + H2O + NO2 (NO, N2O, N2, NH4NO3)

– Sản phẩm khử của N+5 là tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại và nồng độ của dung dịch axit, thông thường thì:

• Dung dịch HNO3 đặc tác dụng với kim loại → NO2;
• Dung dịch HNO3 loãng tác dụng với kim loại khử yếu (như: Cu, Pb, Ag,..) → NO;
• Dung dịch HNO3 loãng tác dụng với kim loại mạnh (như: Al, Mg, Zn,…) thì N bị khử xuống mức càng sâu → (N2, N2O, NH4NO3).

 Ví dụ: HNO3 tác dụng với kim loại

 • HNO3 + Cu

 Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

 • HNO3 + Fe

 Fe + 4HNO3 (loãng) → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

 • HNO3 + Na

 8Na + 10HNO3 → 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O

Lưu ý: Nếu cho Fe hoặc hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với dung dịch HNO3 mà sau phản ứng còn dư kim loại → trong dung dịch Fe thu được chỉ ở dạng muối Fe2+. 

b) Tác dụng với phi kim → NO2 + H2O + oxit của phi kim.

 • HNO3 + C

 C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O

 • HNO3 + S

 S + 4HNO3 → SO2 + 4NO2 + 2H2O

 • HNO3 + P

 P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O

c) Axit Nitric tác dụng với các chất khử khác (oxit bazơ, bazơ và muối trong đó kim loại chưa có hóa trị cao nhất).

 4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2↑ + 2H2O

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

> Lưu ý:

• Khí N2O là khí gây cười, khí vui
• N2 không duy trì sự sống, sự cháy
• Khí NO2 có màu nâu đỏ
• NH4NO3 không sinh ra ở dạng khí, khi cho kiềm vào kim loại thấy có mùi khai
• HNO3 đặc nguội thụ động (không phản ứng) với Al, Fe, Cr.

III. Bài tập về Axit nitric

* Bài 1 trang 45 SGK Hóa 11: Viết công thức electron và công thức cấu tạo của axit nitric. Cho biết nguyên tố nitơ có hoá trị và số oxi hoá bằng bao nhiêu?

* Lời giải Bài 1 trang 45 SGK Hóa 11:

– Công thức electron của axit nitric:

– Công thức cấu tạo của axit nitric:– Nguyên tố nitơ có hoá trị 4 và số oxi hoá +5.

* Bài 2 trang 45 sgk hoá 11: Lập các phương trình hoá học

a) Ag + HNO3, đặc → NO2↑ + ? + ? 

b) Ag + HNO3, loãng → NO↑ + ? + ? 

c) Al + HNO3 → N2O↑ + ? + ? 

d) Zn + HNO3 → NH4NO3↑ + ? + ? 

e) FeO + HNO3 → NO↑ + Fe(NO3)3 + ? 

f) Fe3O4 + HNO3 → NO↑ + Fe(NO3)3 + ? 

* Lời giải Bài 2 trang 45 sgk hoá 11:

– Ta có các PTPƯ sau (cân bằng PTPƯ bằng phương pháp Electron):

 a) Ag + 2HNO3, đặc → NO2↑ + AgNO3 + H2O

 b) 3Ag + 4HNO3, loãng → NO↑ + 3AgNO3 + 2H2O

 c) 8Al + 30HNO3 → 3N2O↑ + 8Al(NO3)3 + 15H2O

 d) 4Zn + 10HNO3 → NH4NO3↑ + 4Zn(NO3)2 + 3H2O

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

 f) 3Fe3O4 + 28HNO3 → NO↑ + 9Fe(NO3)3 + 14H2O

* Bài 3 trang 45 SGK Hóa 11: Hãy chỉ ra những tính chất hoá học chung và khác biệt giữa axit nitric và axit sunfuric. Viết các phương trình hoá học để minh hoạ?

* Lời giải Bài 3 trang 45 SGK Hóa 11:

• Những tính chất khác biệt giữa axit nitric và axit sunfuric

– Axit H2SO4 loãng có tính axit, chỉ H2SO4 đặc mới có tính oxi hoá mạnh. Còn axit HNO3 dù là axit đặc hay loãng đều có tính oxi hoá mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử.

– Axit H2SO4 loãng không tác dụng được với các kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học như axit HNO3.

  Fe + H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2↑

  3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

• Những tính chất chung của axit sunfuric và axit nitric:

+ Với axit H2SO4 loãng và HNO3 đều có tính axit mạnh như:

– Đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng

– Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất):

 Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑

 H2SO4 + Na2SO3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑

+ Với axit H2SO4(đặc) và axit HNO3 đều có tính oxi hoá mạnh như:

– Tác dụng được với hầu hết các kim loại (kể cả kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học) và đưa kim loại lên số oxi hoá cao nhất.

 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

 Cu + 2H2SO4(đặc) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

– Tác dụng với một số phi kim (đưa phi kim lên số oxi hoá cao nhất)

 C + 2H2SO4(đặc) → CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

 S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO↑

– Tác dụng với hợp chất (có tính khử)

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

 2FeO + 4H2SO4(đặc) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O

– Cả hai axit khi làm đặc nguội đều làm Fe và Al bị thụ động hoá (có thể dùng bình làm bằng nhôm và sắt để đựng axit nitric và axit sunfuaric đặc).

* Bài 4 trang 45 SGK Hóa 11: a) Trong các phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân sắt (III) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?

A. 5     B. 7     C. 9      D. 21

b) Trong phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân thuỷ ngân (II) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?

A. 5     B. 7     C. 9     D. 21

* Lời giải Bài 4 trang 45 SGK Hóa 11:

a) Đáp án: D. 21

– Phương trình của phản ứng nhiệt phân

 4Fe(NO3)3 

 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2

b) Đáp án: A. 5

– Phương trình của phản ứng nhiệt phân

 Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 ↑ + O2 ↑

* Lưu ý: Phản ứng nhiệt phân muối nitrat

– Các muối nitrat của kim loại hoạt động mạnh (K, Na…) bị phân hủy tạo muối nitrit và O2

– Các muối nitrat của kim loại Mg, Zn, Fe, Cu, Pb…. Bị phân hủy tạo oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2

– Muối nitrat của Ag, Au, Hg… bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 và O2

* Bài 5 trang 45 sgk hoá 11: Viết phương trình hóa học của phản ứng thực hiện dãy chuyển hóa sau:

 NO2 → HNO3 → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → Cu(NO3)2 → CuO → Cu → CuCl2

* Lời giải bài 5 trang 45 sgk hoá 11: 

– Ta có các PTPƯ sau:

(1). 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 

(2). 8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

Hoặc CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

(3). Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3

(4). Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O

(5). 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑

(6) CuO + H2 

 Cu + H2O

(7) Cu + Cl2 

 CuCl2

* Bài tập 6 trang 45 sgk hoá 11: Khi hoà tan 30,0g hỗn hợp đồng và đồng (II) oxit trong 1,5 lít dung dịch axit nitric 1,00M (loãng) thấy thoát ra 6,72 lit nitơ monooxit (đktc). Xác định hàm lượng phần trăm của đồng (II) oxit trong hỗn hợp, nồng độ mol của đồng (II) nitrat và axit nitric trong dung dịch sau phản ứng, biết rằng thể tích các dung dịch không thay đổi.

* Lời giải bài tập 6 trang 45 sgk hoá 11:

– Theo bài ra, ta có: nHNO3 = 1,5. 1,00 = 1,5 (mol)

nNO = 6,72/22,4 = 0,3 (mol)

 – PTPƯ: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O  (1)

  CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O                         (2)

– Theo PTPƯ (1) nCu = (3/2).nNO = (3/2). 0,3 = 0,45 mol

– Gọi số mol CuO tham gia phản ứng là x (nCuO = x mol)

 Ta có: mhỗn hợp = mCu + mCuO = 0,45. 64 + 80x = 30,00

⇒ x = 0,015 ⇒ nCuO = 0,015 mol ⇒ mCuO = 0,015. 80 = 1,2 g

(Hoặc mCuO = 30 – 0,45. 64 = 1,2g)

%CuO= (1,2/30). 100% = 4%

Theo PTPƯ (1) nCu(NO3)2 = nCu = 0,45 mol

Theo PTPƯ (2) nCu(NO3)2 = nCuO = 0,015 mol

Vậy tổng số mol: nCu(NO3)2 = 0,45 + 0,015 = 0,465(mol)

 CM Cu(NO3)2 = 0,465/1,5 = 0,31(M)

Theo PTPƯ (1): nHNO3 = 4. nNO = 4. 0,3 = 1,2 mol

Theo PTPƯ (2): nHNO3 = 2. nCuO= 2. 0,015 = 0,03 mol

 nHNO3 (dư)= 1,5 – 1,2 – 0,03 = 0,27(mol)

 CM HNO3 = 0,27/1,5 = 0,18(M)

* Bài tập 7 trang 45 sgk hoá 11: Để điều chế được 5,000 tấn axit nitric nồng độ 60,0% cần dùng bao nhiêu tấn amoniac? Biết rằng sự hao hụt amoniac trong quá trình sản xuất là 3,8%.

* Lời giải bài tập 7 trang 45 sgk hoá 11:

– Theo bài ra, khối lượng HNO3 nguyên chất là: 5.(60/100) = 5 (tấn).

Sơ đồ phản ứng điều chế HNO3 từ NH3

 NH3 → NO → NO2 → HNO3

1(mol)                    1(mol) 

17(g)                     63(g)

x(tấn)                    3(tấn)

Theo sơ đồ điều chế thì nHNO3 = nNH3

⇒ mNH3 = (3.17)/63 =17/21 = 0,809524 (tấn).

– Khối lượng NH3 hao hụt là 3,8% nghĩa là hiệu suất đạt 100 – 3,8 = 96,2%

⇒ Vậy khối lượng amoniac cầ dùng là:  0,809534/(96,2%) = 0,809534.(100/96,2) = 0,8415 (tấn).

Axit Nitric là một axit quan trọng, các phản ứng của axit này với các kim loại ở những điều kiện khác nhau cũng tạo ra những sản phẩm khác, vì vậy mà các em cần tập trung cao nhất để ghi nhớ.

Hy vọng với phần nội dụng hệ thống lại Dẫn xuất Halogen của Hiđrocacbon tính chất hóa học, tính chất vật lý của dẫn xuất Halogen ở trên hữu ích cho các em, mọi thắc mắc và góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết. Chúc các em học tốt!

Đăng bởi: THPT Sóc Trăng

Chuyên mục: Giáo Dục