Chúng tôi xin giới thiệu phương trình Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO2 + H2O 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. Mời các bạn đón xem:
Phương trình Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + NO2 + H2O
1. Phương trình phản ứng hóa học
Mg + 4HNO3 → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2. Hiện tượng nhận biết phản ứng
- Lá magie Mg tan dần trong dung dịch axit HNO3đặc và sinh ra khí có màu nâu đỏ
3. Điều kiện phản ứng
- Nhiệt độ thường
4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
a. Bản chất của Mg (Magie)
- 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.
5. Tính chất hóa học
5.1. Tính chất hóa học của Mg
- Magie là chất khử mạnh:
Mg → Mg2+ + 2e
a. Tác dụng với phi kim
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
5.2. Tính chất hóa học của 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.
6. Cách thực hiện phản ứng
- Cho vào ống nghiệm 1,2 lá magie, nhỏ từ từ vừa đủ dung dịch HNO3 đặc
7. Bạn có biết
Axit nitric tác dụng với kim loại trừ Au và Pt tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như NO2, NO, N2O ,N2, NH4NO3
Sản phẩm khử của N+5 sinh ra tùy thuộc vào độ mạnh yếu 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).
Cách phân biệt các khí sản phẩm sinh ra
- N2O là khí gây cười
- N2 không duy trì sự sống, sự cháy
- NO2 có màu nâu đỏ
- NO khí không màu nhưng bị oxit hóa thành NO2 màu nâu đỏ
NH4NO3 không sinh ra ở dạng khí, khi cho kiềm vào kim loại thấy có mùi khai amoniac NH3
NH4NO3 + NaOH → NaNO3 + NH3 + H2O
8. Bài tập liên quan
Câu 1. Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư). Sau phản ứng sinh ra V lít khí NO2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí sinh ra?
A. 6,72 lít
B. 13,44 lít
C. 3,36 lít
D. 10,08 lít
Lời giải:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
nFe= = 0,1 mol
Theo phương trình
→ nNO2 = 3nFe=0,1 x 0,3= 0,3 mol
→ V = 0,3 x 22,4 = 6,72 lít
Câu 2. Nhúng thanh Al vào dung dịch HNO3 loãng, không thấy có khí thoát ra. Kết luận nào sao đây là đúng:
A. Al không phản ứng với dung dịch HNO3 loãng
B. Al bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 loãng
C. Al phản ứng với HNO3 tạo ra muối amoni
D. Cả A và B đều đúng
Lời giải:
Câu 3. Hiện tượng nào xảy ra khi cho mảnh đồng kim loại vào dd HNO3 loãng
A. không có hiện tượng gì
B. dung dịch có màu xanh, H2 bay ra
C. dung dịch có màu xanh, có khí màu nâu bay ra
D. dung dịch có màu xanh, có khí không màu bay ra, bị hoá nâu trong không khí.
Lời giải:
Phương trình hóa học
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
dung dịch có màu xanh, có khí không màu bay ra, bị hoá nâu trong không khí.
Câu 4. Hòa tan 38,4 gam Cu vào dd HNO3 loãng dư, thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V:
A. 13,44
B. 8,96
C. 4,48
D. 17,92
Lời giải:
Sử dụng bảo toàn e: nNO = . = 0,4 mol
=> V = 0,4.22,4 = 8,96 lít
Câu 5. Tiến hành thí nghiệm sau: thả một mẩu natri vào dung dịch chứa MgSO4.
Hiện tượng xảy ra được dự đoán như sau :
(a) Mẩu natri chìm xuống đáy dung dịch
(b) Kim loại magie màu trắng bạc thoát ra, lắng xuống đáy ống nghiệm.
(c) Dung dịch vẫn trong suốt.
(d) Có khí thoát ra.
Trong các hiện tượng trên, số hiện tượng xảy ra đúng như dự đoán là
A. 4
B. 2
C. 3
D. 1
Lời giải:
Hiện tượng phản ứng xảy ra: Mẩu Na phản ứng với nước, tan dần, có khí không màu thoát ra, dần dần xuất hiện kết tủa trắng.
Phương trình hóa học:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓trắng + Na2SO4
Câu 6. Có thể phân biệt 3 dung dịch: KOH, HCl, H2SO4 (loãng) bằng một thuốc thử là
A. Giấy quỳ tím
B. Zn
C. Al
D. BaCO3
Lời giải:
Nếu chúng ta sử dụng quỳ tím chỉ có thể nhận biết được dung dịch NaOH
Dùng Zn, Al: không nhận biết được.
Dùng thuốc thử BaCO3
Cho BaCO3 lần lượt vào các dung dịch đã được đánh số thứ tự.
Dung dịch KOH không có hiện tượng
Dung dịch HCl có khí bay lên
Dung dịch H2SO4: có khí bay lên và kết tủa trắng
Phương trình phản ứng:
BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2↑ + H2O
BaCO3 + H2SO4 → BaSO4↓ + CO2↑ + H2O
Câu 7. Một mẫu nước cứng có chứa thành phần các ion: Ca2+, Mg2+, HCO3-, Cl-, SO42-. Mẫu nước trên thuộc loại
A. nước cứng toàn phần.
B. nước cứng vĩnh cửu.
C. nước cứng tạm thời.
D. nước mềm.
Lời giải:
Câu 8. Một hỗn hợp gồm hai bột kim loại Mg và Al được chia thành hai phần bằng nhau:
Phần 1: cho tác dụng với HCl dư thu được 6,72 lít H2.
Phần 2: hoà tan hết trong HNO3 loãng dư thu được V lít một khí không màu, hoá nâu trong không khí . Biết các thể tích khí đều đo ở đktc, giá trị của V là
A. 2,24 lít.
B. 3,36 lít.
C. 4,48 lít.
D. 5,6 lít.
Lời giải:
Phần 1: nH2= 0,3 mol
Bảo toàn e: ne cho = ne nhận = 2.nH2= 0,6 mol
Vì số mol của Mg và Al ở 2 phần bằng nhau và Mg, Al phản ứng với HCl hay với HNO3 đều có số oxi hóa như nhau
=> ne cho (phần 2) = ne cho (phần 1) = 0,6mol
Phần 2: khí không màu, hóa nâu trong không khí là NO
Bảo toàn e: ne cho (phần 2) = 3.nNO => nNO = = 0,2 mol
=> VNO = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 9. Phát biểu nào sau đây khi nhắc đến các loại nước là đúng?
A. Nước cứng là nước có chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+.
B. Nước mềm là nước có chứa ít hoặc không chứa các ion Ca2+, Mg2+
C. Nước trong tự nhiên đều là nước cứng vì có chứa cation Ca2+, Mg2+.
D. Nước khoáng, nước lọc tự nhiên đều là nước cứng.
Lời giải:
Câu 10. Có các chất sau: NaNO3, Ca(OH)2, K2CO3, HCl . Cặp chất nào có thể làm mềm nước cứng tạm thời :
A. NaNO3 và Ca(OH)2
B. Ca(OH)2 và K2CO3
C. Na2CO3 và HCl
D. NaNO3 và HCl
Lời giải:
Câu 11. Dung dịch X gồm 5 ion: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,2 mol Cl- và 0,4 mol NO3- . Thêm từ từ dung dịch Na2CO3 1M và dung dịch X đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì thể tích dung dịch Na2CO3 tối thiểu đã sử dụng là
A. 300ml
B. 250ml
C. 200ml
D. 150ml
Lời giải:
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Mg2+, Ba2+, Ca2+;
Áp dụng bảo toàn ion dung dịch X ta có: 2x + 2y + 2z = 0,2 + 0,4;
x + y + z = 0,3;
để thu được kết tủa là lớn nhất: thì số mol Na2CO3 = x + y + z = 0,3;
Thể tích Na2CO3 cần dùng là: V = = 0,3 lít = 350 ml
9. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Magie (Mg) và hợp chất:
