Dạng 1
Lý thuyết về tính chất của axit nitric và muối nitrat
* Một số lưu ý cần nhớ:
- Axit nitric là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, không bền và dễ bị phân hủy khi có ánh sáng
- Axit nitric có tính axit và tính OXH mạnh (có thể oxh hầu hết các kim loại từ Au, Pt)
- Trong phòng thí nghiệm, người ta cho NaNO3 (rắn) tác dụng với H2SO4 (đặc) để thu được HNO3 (khí); trong công nghiệp người ta sản xuất HNO3 bằng khí NH3.
- Tất cả các muối nitrat có khả năng tan được trong nước
Khi nhiệt phân muối nitrat
- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O2
- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO2 + O2
- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO2 + O2
* Một số ví dụ điển hình:
Ví dụ 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
Ví dụ 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.
Ví dụ 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
Dạng 2
Bài toán về axit nitric
a, Bài toán kim loại tác dụng với axit nitric
* Một số lưu ý cần nhớ
- HNO3 tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) để sinh ra muối + sản phẩm khử + H2O
- Sản phẩm khử của phản ứng này thường là: NH4NO3; N2O; NO; NO2; N2
- n e trao đổi = n NO2 + 3 . n NO + 8 . n N2O + 8 . n NH4+ + 10 . n N2
n HNO3 = 2 . n NO2 + 4 . n NO + 10 . n N2O + 10 . n NH4NO3 + 12 . n N2
Trường hợp sản phẩm không sinh ra muối NH4NO3 ta có n e trao đổi = n NO3
Đối với dạng bài tập này, ta thường áp dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn điện tích và bảo toàn khối lượng để giải quyết yêu cầu của đề bài.
* Một số ví dụ điển hình
Ví dụ 1: 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.
Ví dụ 2: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 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
Ví dụ 3: 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
Đáp án C.
b, Bài toán hợp chất tác dụng với axit nitric
Ví dụ 1: 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:
\(\begin{align}& Fe{{S}_{2}}\to \,\,F{{e}^{3+}}+\,\,2\overset{+6}{\mathop{S}}\,\,\,+\,\,15e\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\overset{+5}{\mathop{N}}\,\,\,+\,\,1e\,\,\to \,\,\overset{+4}{\mathop{N}}\,{{O}_{2}} \\ & 0,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\to \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,1,5\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,1,5\,\,\,\,\to \,\,\,\,1,5 \\ \end{align}\)
=> VNO2 = 1,5.22,4 = 33,6 lít
Ví dụ 2: 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
Þ VNO = 0,03.22,4 = 0,672 lít.
Đáp án D.
Dạng 3
Bài toán về muối nitrat
* Một số lưu ý cần nhớ:
- Các muối nitrat đều tan và dễ bị phân hủy khi bị đun nóng
a. Muối nitrat của các kim loại hoạt động (trước Mg) nhiệt phân sinh ra muối Nitrit + O2
2KNO3 \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2KNO2 + O2
b) Muối nitrat của các kim loại từ Mg đến Cu nhiệt phân sinh ra oxit kim loại + NO2 + O2
2Cu(NO3)2 \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2CuO + 4NO2 + O2
c. Muối của những kim loại kém hoạt động (sau Cu ) nhiệt phân sinh ra kim loại + NO2 + O2
2AgNO3 \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2Ag + 2NO2 + O2
* Một số ví dụ điển hình
Ví dụ 1: 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 nNaNO3 = a mol; nCu(NO3)2 = b mol
=> mhỗn hợp = 85a + 188b = 27,3 (1)
2NaNO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2NaNO2 + O2
a → 0,5a
2Cu(NO3)2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2CuO + 4NO2 + O2
b → 2b → 0,5b
Hấp thụ khí vào nước:
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
2b → 0,5b
=> nkhí còn lại = 0,5a = 0,05 => a = 0,1
Thay a = 0,1 vào (1) => b = 0,1
=> mCu(NO3)2 = 0,1.188 = 18,8 gam
Ví dụ 2: 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 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2CuO + 4NO2 + O2
x → x → 2x → 0,5x
mgiảm = mkhí sinh ra = mNO2 + mO2
=> 2x.46 + 0,5x.32 = 0,54 => x = 0,005 mol
=> mCu(NO3)2 = 0,94 gam
