3Mg + 8HNO3(loãng) → 3Mg(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O| Mg ra Mg(NO3)2

81 lượt xem

Chúng tôi xin giới thiệu phương trình 3Mg + 8HNO_3(loãng) → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học của Đồng . Mời các bạn đón xem:

Phương trình 3Mg + 8HNO_3(loãng) → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

1. Phương trình phản ứng hóa học:

3Mg + 8HNO₃(loãng) → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

2. Cân bằng phương trình Mg + HNO₃→ Mg(NO₃)₂ + NO + H₂O bằng phương pháp cân bằng electron

Mg⁰ + HN⁺⁵O₃ → Mg⁺²(NO₃)₂ + N⁺²O ↑ + H₂O

Mg → Mg⁺²+ 2e

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

3Mg + 2HNO₃ → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO + H₂O

Sau đó thêm 6 gốc NO₃^-(trong đó N không thay đổi số oxi hóa) nghĩa là tất cả có 8HNO₃

Cuối cùng ta có:

3Mg + 8HNO₃ → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Các bước cân bằng phản ứng oxi hoá - khử theo phương pháp thăng bằng electron

Bước 1: Xác định số oxi hoá của những nguyên tố thay đổi số oxi hoá

Bước 2: Viết quá trình oxi hoá và quá trình khử, cân bằng mỗi quá trình:

+ Dấu "+e" đặt bên có số oxi hoá lớn.

+ Số e = số oxi hoá lớn - số oxi hoá bé.

+ Nhân cả quá trình với chỉ số của nguyên tố thay đổi số oxi hoá nếu chỉ số khác 1 (với các đơn chất có thể chấp nhận giữ nguyên chỉ số).

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp sao cho tổng số e cho bằng tổng số e nhận:

+ Tìm bội chung nhỏ nhất của số e nhường và nhận.

+ Lấy bội chung nhỏ nhất chia cho số e ở từng quá trình được hệ số.

Bước 4: Đặt hệ số của chất oxi hoá và chất khử vào sơ đồ phản ứng và kiểm tra lại.

3. Phương trình ion thu gọn của Mg + HNO₃ loãng

Phương trình ion:

3Mg + 8H⁺ + 5NO_3^- → 3Mg²⁺ + 3NO_3^-+ 2NO + 4H₂O

Phương trình ion thu gọn:

3Mg + 8H⁺ + 5NO_3⁻ → 3Mg²⁺+ NO + 4H₂O

4. Hiện tượng nhận biết phản ứng.

- Kim loại tan dần tạo thành dung dịch không màu và khí không màu hóa nâu trong không khí thoát ra.

5. Điều kiện phản ứng

- Điều kiện: Không có

6. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

a. Bản chất của Magie (Mg)

- Trong phản ứng trên Mg là chất khử.

- Mg là chất khử mạnh tác dụng với axit HCl, HNO3, H2SO4,..

b. Bản chất của HNO3 (Axit nitric)

- Trong phản ứng trên HNO3 là chất oxi hoá.

- Đây là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ

7. Tính chất hóa học

7.1. Tính chất hóa học của Magie (Mg)

- Magie là chất khử mạnh:

Mg → Mg²⁺ + 2e

a. Tác dụng với phi kim

Tính chất hóa học của Magie (Mg) | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

Lưu ý:

- Do Mg có ái lực lớn với oxi: 2Mg + CO₂ → MgO. Vì vậy không dùng tuyết cacbonic để dập tắt đám cháy Mg.

b. Tác dụng với axit

- Với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng:

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

- Với dung dịch HNO₃:

4Mg + 10 HNO₃ → 4 Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3 H₂O

c. Tác dụng với nước

- Ở nhiệt độ thường, Mg hầu như không tác dụng với nước. Mg phản ứng chậm với nước nóng (do tạo thành hidroxit khó tan).

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

7.2. Tính chất hóa học của Axit nitric (HNO₃)

a. Axit nitric là một trong những axit mạnh nhất:

Axit nitric được xếp hạng trong danh sách những axit mạnh nhất. Đây là một axit khan – một monoaxit mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2.

Axit nitric phân li hoàn toàn thành các ion H+ và NO3- trong dung dịch loãng. Dung dịch HNO3 làm quỳ tím chuyển đỏ.

HNO3 có tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.

Ví dụ:

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2

Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O

Axit nitric tác dụng với oxit bazơ, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

Ví dụ:

FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

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

b. Axit nitric có tính oxi hóa:

Axit nitric cũng là 1 trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ, phụ thuộc vào nồng độ axit mạnh hay yếu của chất khử. Cùng tìm hiểu tính oxi hóa của axit nitric thông qua 3 phản ứng:

Một là,Tác dụng với kim loại

Hai là, Tác dụng với phi kim

Ba là, Tác dụng với hợp chất

Tác dụng với kim loại

Axit nitric có khả năng oxi hóa hầu hết các kim loại tạo ra muối nitrat, ngay cả kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag)…, ngoại trừ Pt và Au. Lúc này, kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất. Sản phẩm của phản ứng này sẽ là NO2(+4) đối với HNO3 đặc và NO(+2) đối với HNO3 loãng. Nhôm, sắt và crom thụ động với axit nitric đặc nguội vì lớp màng oxit bền được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp. Đây cũng là lý do bình nhôm hoặc sắt được dùng để đựng HNO3 đặc.

Phương trình phản ứng:

Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (nhiệt độ)

Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O

Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2

Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)

Ví dụ:

Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2(↑) + 2H2O

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

Tác dụng với phi kim

Khi được đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxi hóa được các phi kim như S, C, P… (các nguyên tố á kim, ngoại trừ halogen và silic). Sản phẩm tạo thành là nito dioxit (nếu là axit nitric đặc) và oxit nito (với axit loãng và nước).

Ví dụ:

S + 6HNO3 đặc → H2SO4 + 6NO2(↑) + 2H2O (nhiệt độ)

C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2

P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4

3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O

Tác dụng với hợp chất

Là một trong những axit cực mạnh, axit nitric (HNO3) đặc có khả năng oxi hóa – phá hủy nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau.. Vải, giấy, mùn cưa,… đều bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc. Vì vậy, sẽ vô cùng nguy hiểm nếu để axit nitric (HNO3) tiếp xúc với cơ thể người.

Ví dụ:

3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S (↓) + 2NO + 4H2O

PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4(↓) + 8NO2 + 4H2O

HNO3 hòa tan Ag3PO4, không tác dụng với HgS.

8. Cách thực hiện phản ứng

- Cho miếng Mg tác dụng với dung dịch axit nitric HNO_{3 loãng}

9. Bạn có biết

- Mg tác dụng với axit HNO₃ có thể tạo ra sản phẩm khử là khí NO₂; NH₄NO₃; NO;… Trong đó chỉ có sản phẩm khử là muối amoni ở dạng dung dịch không phải dạng khí.

10. Bài tập liên quan

Ví dụ 1: Dãy gồm các kim loại đều tác dụng được với dung dịch HCl và tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc, nguội là:

A. K, Mg, Zn. B. Cu, Fe, Al.

C. Fe, Al, Cr. D. Fe, Mg, Al.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

Al, Fe, Cr, Ni bị thụ động hóa khi tác dụng với dung dịch H₂SO₄, HNO₃ đặc, nguội.

Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn m gam Mg trong dung dịch HNO₃, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp khí Z ở đktc gồm N₂O và NO có tỉ khối so với hydro là 18,5. Giá trị của m là:

A. 2,4 g B. 1,2 g C. 13,2 g D. 16,5 g

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Theo đề: n_NO + n_N₂O = 4,48/22,4 = 0,2 ; 30.n_NO + 44.n_N₂O = 18,5.2 = 37

⇒ n_NO = 0,1 mol; nN₂O = 0,1 mol.

Bảo toàn e ta có: n_Mg = (0,1.3 + 0,1.8)/2 = 0,55 mol ⇒ m_Mg = 0,55.24 = 13,2 g

Ví dụ 3: Cho Mg tác dụng với dụng dịch axit nitric loãng thu được khí không màu hóa nâu ngoài không khí. Phương trình phản ứng xảy ra là:

A. Mg + 4HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

B. 3Mg + 8HNO₃ → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

C. 5Mg + 12HNO₃ → 5Mg(NO₃)₂ + N2 + 6H₂O

D. 4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn 3,6 gam Mg vào dung dịch HNO₃ loãng sau phản ứng thu được khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí thu được ở đktc là:

A. 2,24

B. 4,48

C. 3,36

D. 8,96

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

n_Mg= 0,15 mol

Khí không màu hóa nâu trong không khí là NO

Mg⁰→ Mg²⁺ + 2e

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Bảo toàn electron:

2.n_Mg= 3.n_NO

=> n_NO=0,1 mol => V = 0,1.22,4 = 2,24 lít

Ví dụ 5: Dãy chất nào dưới đây không phản ứng với HNO₃ đặc nguội

A. Zn, Al, Cu

B. Cu, Fe, Al

C. Fe, Cr, Al

D. Ag, Cu, Fe

Đáp án: C

Hướng dẫn giải:

Dãy chất không phản ứng với HNO₃ đặc nguội là: Fe, Cr, Al

Loại A vì Zn và Cu phản ứng với HNO₃ đặc nguội

Loại B vì Cu phản ứng với HNO₃ đặc nguội

C. Fe, Cr, Al không phản ứng được với HNO₃ đặc nguội

Loại D vì Ag, Cu phản ứng với HNO₃ đặc nguội

Ví dụ 6: Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 9,75 gam FeCl₃. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 1,68 gam chất rắn. Giá trị của m là :

A. 2,88.

B. 2,16.

C. 4,32.

D. 1,04.

Đáp án: D

Hướng dẫn giải:

Mg + 2Fe³⁺ → Mg²⁺ + 2Fe²⁺ (1)

Mg + Fe²⁺ → Mg²⁺ + Fe (2)

Ta nhận thấy: 1,68 < 0,06.56 = 3,36

=> Sau phản ứng dung dịch muối chưa phản ứng hết

n_{Fe sinh ra sau phản ứng} = $\frac{1, 68}{56}$ = 0,03 (mol)

(2) n_Fe = n_Mg = 0,03 (mol)

(1) n_Mg = $\frac{1}{2}$ n_FeCl3 = 0,03 (mol)

=> n_Mg = 0,03 + 0,03 = 0,06 (mol)

=> m_Mg = 0,06 . 24 = 1,44 gam.

Ví dụ 7: Trong một cốc nước có chứa 0,03 mol Na⁺; 0,01 mol Ca²⁺; 0,01 mol Mg²⁺; 0,04 mol HCO_3^-; 0,01 mol Cl^-; 0,01 mol SO₄^2-. Nước trong cốc thuộc loại

A. Nước cứng có tính cứng tạm thời

B. Nước cứng có tính cứng toàn phần

C. Nước cứng có tính cứng vĩnh cửu

D. Nước mềm

Đáp án: A

Hướng dẫn giải:

Đun nóng dung dịch:

2HCO₃^- → CO₃^2- + CO₂+ H₂O

0,04 → 0,02 (mol)

Ta thấy Ca²⁺và Mg²⁺ bị kết tủa hết:

Ca²⁺ + CO₃^2-→ CaCO₃↓

0,01 → 0,01

Mg²⁺ + CO₃2- → MgCO₃↓

0,01 → 0,01

Vậy nước cứng bị mất tính cứng khi đun nóng nên là nước cứng tạm thời.

Ví dụ 8: Hỗn hợp X gồm 2 kim loại A và B thuộc phân nhóm chính nhóm II, ở 2 chu kỳ liên tiếp. Cho 2,56 gam X tan hoàn toàn trong dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng, khối lượng muối khan thu được là

A. 6,02 gam

B. 6,11 gam

C. 9,66 gam

D. 3,01 gam

Đáp án: C

Hướng dẫn giải:

Phương trình phản ứng: R + 2HCl → RCl₂+ H₂

Ta có n_HCl= 2n_H2= 0,2 mol

m_muối = m_{kim loại} + m_Cl- = 2,56 + 0,2. 35,5 = 9,66 gam.

Ví dụ 9: Cho các phát biểu sau:

(a). Trong phân tử HNO₃ nguyên tử N có hoá trị V, số oxi hoá +5

(b để làm khô khí NH₃ có lẫn hơi nước ta dẫn khí qua bình đựng vôi sống (CaO)

(d) dung dịch HNO₃ để lâu thường ngả sang màu nâu là do dung dịch HNO₃ có hoà tan một lượng nhỏ khí NO₂

Số phát biểu đúng:

A. 1

B. 3

C. 4

D. 2

Đáp án: B

Hướng dẫn giải:

(b) Để làm khô khí NH₃ có lẫn hơi nước ta dẫn khí qua bình đựng vôi sống (CaO) ;

(b) HNO₃ tinh khiết là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm;

(d) dung dịch HNO₃ để lâu thường ngả sang màu nâu là do dung dịch HNO₃ có hoà tan một lượng nhỏ khí NO₂.

Ví dụ 10: Cho 1,38 g hổn hợp Al, Fe tác dụng với dung dịch hổn hợp H₂SO₄ đặc và HNO₃đặc, đun nóng thu được hổn hợp khí gồm 0,063 mol NO₂ và 0,021 mol SO₂. Nếu cho hổn hợp kim loại trên tác dụng với dung dịch HCl có dư thì số mol khí H₂ sinh ra là bao nhiêu?

A. 0,035 mol

B. 0,045 mol

C. 0,04 mol

D. 0,042 mol

Đáp án: B

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol Al, Fe trong hỗn hợp là x, y

m_hh = 27x + 56y = 1,38 (g) (1)

Al⁰→ Al⁺³ + 3e N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

x → 3x 0,063 ← 0,063

Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

y → 3y 0,042 ← 0,021

Áp dụng bảo toàn e: 3x + 3y = 0,063 + 0,042 = 0,105 (mol) (2)

Từ (1) và (2) → x = 0,02; y = 0,015

+) Hỗn hợp kim loại + HCl dư:

Al⁰→ Al⁺³+ 3e 2H⁺+ 2e → H₂

0,02 → 0,06 0,09 → 0,045

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e

0,015 → 0,03

n_{e nhường}= 0,06 + 0,03 = 0,09 => n_H2 = $\frac{0, 09}{2}$ = 0,045 mol

11. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Magie (Mg) và hợp chất:

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

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Hóa Học Lớp 12