Bài tập về axit nitric và muối nitrat

Al, Fe là những kim loại bị thụ động với HNO₃ đặc nguội

2AgNO₃ + Fe → 2Ag + Fe(NO₃)₂

AgNO₃ + Fe(NO₃)₂ → Ag + Fe(NO₃)₃

P₂O₅ + 3H₂O → 2 H₃PO₄

m/142                2m/142 mol

NaOH + H₃PO₄ → NaH₂PO₄ + H₂O

2NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2H₂O

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

Vì dung dịch sau phản ứng chỉ chứa muối nên ta có: n_H2O = n_NaOH = 0,7 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_NaOH + m_H3PO4 = m_muối + m_H2O → 0,7.40 + (2m/142).98 = 2,1033m + 0,7.18 → m = 21,3 gam

→ n_P2O5 = 0,15 mol.

Do đó ta có tỉ lệ \(\frac{{{n_{P2O5}}}}{{{n_{NaOH}}}} = \frac{{0,15}}{{0,7}} = 0,214\)

Bước 1: Tính số mol mỗi khí trong hỗn hợp ban đầu

Xét hỗn hợp khí gồm NO₂ (a mol) và O₂ (b mol):

⟹ n_khí = a + b = 0,5 (1)

⟹ m_khí = 46a + 32b = 21,6 (2)

Giải hệ trên được a = 0,4 và b = 0,1

Bước 2: Viết PTHH tìm số mol muối nitrat

2M(NO₃)_n → M₂O_n + 2nNO₂ + 0,5nO₂

  0,4/n         ←                0,4

Bước 3: Lập phương trình mối liên hệ giữa M và n. Biện luận với n = 1; 2; 3.

⟹ m_muối = 0,4/n.(M + 62n) = 37,8 ⟹ M = 32,5n

Biện luận với n = 1, 2, 3:

+ Nếu n = 1 ⟹ M = 32,5 (loại).

+ Nếu n = 2 ⟹ M = 65 (Zn).

+ Nếu n = 3 ⟹ M = 97,5 (loại).

Vậy công thức của muối nitrat là Zn(NO₃)₂.

Bước 1: Tính số mol HNO₃

pH = 1 ⟹ [H⁺] = 0,1M = C_{M HNO3} ⟹ n_HNO3 = 0,3 mol

Bước 2: Tính số mol muối nitrat

2NO₂ + 0,5O₂ + H₂O → 2HNO₃

0,3    ←                              0,3

2M(NO₃)_n → M₂O_n + 2nNO₂ + 0,5nO₂

0,3/n      ←                    0,3

Bước 3: Biện luận tìm muối nitrat

⟹ M_muối = 22,2 : (0,3/n) = 74n

⟹ M + 62n = 74n

⟹ M = 12n

Biện luận với n = 1; 2; 3 ta có:

            + n = 1 ⟹ M = 12 (loại)

            + n = 2 ⟹ M = 24 (Mg)

            + n = 3 ⟹ M = 36 (loại)

Vậy muối có công thức là Mg(NO₃)₂.

Bước 1: Xác định thành phần chất Y

2Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 0,5O₂

4Al(NO₃)₃ → 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

⟹ Chất rắn Y gồm Fe₂O₃ và Al₂O₃

Bước 2: Tính n_Fe2O3 và n_Al2O3

Khi cho Y vào NaOH thì chỉ có Al₂O₃ phản ứng

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H₂O.

0,3     →    0,15

⟹ m_Al2O3 = 102.0,15 = 15,3 gam

⟹ m_Fe2O3 = m_{chất rắn} - m_Al2O3 = 47,3 - 15,3 = 32 gam

⟹ n_Fe2O3 = 0,2 mol

Bước 3: Tính m gam hh Al(NO₃)₃ và Fe(NO₃)₂ 

Bảo toàn nguyên tố Fe ⟹ n_Fe(NO3)2 = 2n_Fe2O3 = 0,4 mol ⟹ m_Fe(NO3)2 = 72 gam

Bảo toàn nguyên tố Al ⟹ n_Al(NO3)3 = 2n_Al2O3 = 0,3 mol ⟹ m_Al(NO3)3 = 63,9 gam

⟹ m = m_Fe(NO3)2 + m_Al(NO3)3 = 135,9 gam.

Bước 1: Viết sơ đồ tóm tắt

Bước 2: Tính n_Ag

- Khi cho X phản ứng với HNO₃ dư thì chỉ có phản ứng oxi hóa - khử giữa Ag và HNO₃:

N⁺⁵ + 1e →   N⁺⁴

          0,2 ← 0,2

Ag → Ag⁺ + 1e

0,2     ←        0,2

Bước 3: Tính khối lượng Cu(NO₃)₂

- Bảo toàn Ag ⟹ n_AgNO3 = n_Ag = 0,2 mol

⟹ m_AgNO3 = 0,2.170 = 34 gam

⟹ m_Cu(NO3)2 = m_hh – m_AgNO3 = 52,8 - 34 = 18,8 gam.

Bước 1: Tính n_NO2

Gọi số mol khí NO₂ là a (mol)

2M(NO₃)_n → M₂O_n + 2nNO₂ + n/2 O₂

       a/n         ←                a     → 0,25a

Ta có: m_{chất rắn giảm} = m_NO2 + m_O2 ⟹ 46.a  + 32.0,25a = 16,2 ⟹ a = 0,3 mol

Bước 2: Tính n_{muối nitrat}

- Theo PTPƯ: n_{muối nitrat} = a/n = 0,3/n mol

Bước 3: Tìm CT muối nitrat

- M_muối = 28,2 : (0,3/n) = 94n ⟹ M + 62n = 94n

⟹ M = 32n

- Biện luận với n = 1; 2; 3 ta có:

            + n = 1 ⟹ M = 32 (loại)

            + n = 2 ⟹ M = 64 (Cu)

            + n = 3 ⟹ M = 96 (loại)

Vậy muối có công thức là Cu(NO₃)₂.

Bước 1: Tính n_Fe(NO3)2  và n­_Fe(NO3)3

- Cô cạn Y thu được chất rắn khan gồm Fe(NO₃)₂ (a mol) và Fe(NO₃)₃ (b mol).

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: a + b = n_Fe = 26,88 : 56 = 0,48 (mol).

2 Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 1/2O₂

 a mol →                          2a        0,25a

2 Fe(NO₃)₃ → Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂

 b mol →                         3b         0,75b

- Sau khi nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn giảm chính là tổng khối lượng NO₂ và O₂ thoát ra: 46(2a + 3b) + 32(a/4 + 3b/4) = 67,84

Ta có hệ: \(\left\{ \begin{array}{l}a + b = 0,48\\46(2a + 3b) + 32(0,25a + 0,75b) = 67,84\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,16{\rm{ mol}}\\{\rm{b  =  0,32 mol}}\end{array} \right.\)

→ n_{NO3- (Y)} = 2a + 3b = 2.0,16 + 3.0,32 = 1,28 mol

Bước 2: Tính n_{O (Z)} 

- Ta có: n_{HNO3 ban đầu} = 1,44 mol

Bảo toàn nguyên tố N: n_{N(trong Z)} = n_HNO3 - n_{NO3- (Y)} = 1,44 - 1,28 = 0,16 mol

- Vì trong hỗn hợp khí Z oxi chiếm 61,11% về khối lượng nên nitơ chiếm 38,89% về khối lượng.

→ m_Z = m_N.(100/38,89) = 0,16.14.(100/38,89) = 5,76 gam

Ta có: n_{O (Z)} = 5,76.61,11%/16 = 0,22 (mol)

Bước 3: Tính m_X

- Quy đổi X thành Fe (0,48 mol) và O (x mol).

Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.n_Fe2+ + 3.n_Fe3+ + 2.n_{O (Z)} = 2.n_{O (X)} + 5.n_{N (Z)}

⟹ 0,16.2 + 0,32.3 + 0,22.2 = 2x + 0,16.5 → x = 0,46 mol

→ m_X = m_Fe + m_O = 26,88 + 0,46.16 = 34,24 (gam)

Bước 4: Tính C%_Fe(NO3)3

Sơ đồ:  X + HNO₃ →  Muối + Z + H₂O

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 

m_{dung dịch Y} = m_X + m_{dd HNO3} - m_Z = 34,24 + 288 - 5,76 = 316,48 (gam)

- Vậy \(C{\% _{Fe\left({NO3} \right)3}} = \dfrac{{0,32.242.100\% }}{{316,48}} = {\text{ }}24,47\% \)

Bước 1: Viết PTHH nhiệt phân muối nitrat.

- Đặt n_Cu(NO3)2 = x mol; n_AgNO3 = y mol.

Cu(NO₃)₂ → CuO + 2NO₂ + 0,5O₂

x →                            2x →    0,5x  (mol)

AgNO₃ → Ag + NO₂ + 0,5O₂

y →                      y →   0,5y           (mol)

Hỗn hợp khí gồm (2x + y) mol NO₂ và (0,5x + 0,5y) mol O₂.

Bước 2: Tính số mol Cu(NO₃)₂ và AgNO₃.

- Cho hỗn hợp khí qua nước:

4NO₂       +         O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

(2x+y) → (0,5x+0,25y)  →       (2x+y) (mol)

+ Khí Z: n_{O2 dư} = (0,5x + 0,5y) - (0,5x + 0,25y) = 0,25y (mol)

⟹ 0,25y = 0,168/22,4

⟹ y = 0,03 (*)

+ DD Y: HNO₃ (2x + y mol)

- HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

(2x+y) →               (2x+y)           (mol)

⟹ m_muối = 85.(2x + y) = 9,35 (**)

Từ (*) và (**) ⟹ x = 0,04; y = 0,03.

Bước 3: Tính %m_AgNO3

%m_AgNO3 = \(\dfrac{{170.0,03}}{{188.0,04.170.0,03}}.100\% \) = 40,41%.

Phần lớn nitric acid được sản xuất ra dùng để điều chế phân đạm

Trong công nghiệp, HNO₃ được điều chế trải qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: $2N{H_3} + \tfrac{5}{2}{O_2}\xrightarrow{{{t^0},xt}}2NO + 3{H_2}O$

- Giai đoạn 2: \(2NO + {O_2} \to 2N{O_2}\)

- Giai đoạn 3: \(2N{O_2} + {\textstyle{1 \over 2}}{O_2} + {H_2}O \to 2HN{O_3}\)

=> Phương trình của phản ứng không dùng trong việc điều chế HNO₃ trong công nghiệp là

$NaN{O_3} + {H_2}S{O_4}\xrightarrow{{{t^0}}}HN{O_3} + NaHS{O_4}.$

Muối nitrat là muối của axit nitric

Muối nitrat là chất điện li mạnh

Thuốc nổ đen chứa 75% KNO₃, 10%S và 15%C.

Phần lớn muối nitrat dùng để làm phân đạm

Gọi công thức cấu tạo của X là N_xO_y  (với 1 ≤ x ≤ 2 ; 1 ≤ y ≤ 5 đều nguyên).

Quá trình nhường electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Mg}\\{0,15}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{M{g^{2 + }}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{2e}\\{0,3}\end{array}\)

Quá trình nhận electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{x{N^{ + 5}}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{ + (5x - 2y)e}\\{0,1(5x - 2y)}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{N_x^{ + 2y/x}}\\{0,1}\end{array}\)

Áp dụng BT electron: 0,1(5x-2y) = 0,3 => 5x-2y=3

Từ các lựa chọn => x=y=1 => X là NO

Gọi công thức cấu tạo của X là N_xO_y  (với 1 ≤ x ≤ 2 ; 1 ≤ y ≤ 5 đều nguyên).

Qúa trình nhường electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Fe}\\{0,2}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{F{e^{3 + }}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{3e}\\{0,6}\end{array}\)

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Mg}\\{0,3}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{M{g^{2 + }}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{2e}\\{0,6}\end{array}\)

Quá trình nhận electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{x{N^{ + 5}}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{ + (5x - 2y)e}\\{0,4(5x - 2y)}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{N_x^{ + 2y/x}}\\{0,4}\end{array}\)

Áp dụng BT electron: 0,4(5x-2y)=0,6+0,6=1,2 => 5x-2y=3

Từ các lựa chọn => x=y=1 => X là NO

Gọi công thức cấu tạo của X là N_xO_y  (với 1 ≤ x ≤ 2 ; 1 ≤ y ≤ 5 đều nguyên).

Qúa trình nhường electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{Fe}\\{0,2}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{F{e^{3 + }}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} + \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{3e}\\{0,6}\end{array}\)

Quá trình nhận electron:

\(\begin{array}{*{20}{c}}{{N^{ + 5}}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{ + 3e}\\{0,45}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{{N^{ + 2}}}\\{0,15}\end{array}\)

\(\begin{array}{*{20}{c}}{x{N^{ + 5}}}\\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{ + (5x - 2y)e}\\{0,15(5x - 2y)}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}} \to \\{}\end{array}\begin{array}{*{20}{c}}{N_x^{ + 2y/x}}\\{0,15}\end{array}\)

Áp dụng BT electron: 0,15(5x-2y) + 0,45 = 0,6=> 5x-2y=1

Từ các lựa chọn => x=1; y=2 => X là NO₂