Nhiệt phân muối nitrat: lý thuyết và bài tập có đáp án

Nhiệt phân muối nitrat: lý thuyết và bài tập có đáp án

Như các em đã biết muối nitrat là loại muối của axit nitric và được ứng dụng rất nhiều như nguyên liệu trong phân bón, làm pháo hoa, nguyên liệu của bom khói, chất bảo quản, và như một tên lửa đẩy, cũng như thuỷ tinh và men gốm. Nhiệt phân là phản ứng đặc trưng của muối nitrat. Các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân, vì vậy chủ đề hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về nhiệt phân muối nitrat, cả lý thuyết và bài tập.

Sơ lược về muối nitrat

– Muối NO3- tan tốt trong nước, là chất điện li mạnh

– Ion NO3- không màu

– Muối NO3- thể hiện tính OXH trong môi trường axit và môi trường kiềm

+ Trong môi trường axit: muối NO3- thể hiện tính OXH với các chất khử như HNO3

+ Trong môi trường kiềm: muối NO3- chỉ thể hiện tính OXH với các chất khử là Al, Zn. Sản phẩm khử là NH3

– Muối NO3- kém bền với nhiệt

+ Ở trạng thái nóng chảy, muối NO3- là chất OXH mạnh

Lý thuyết nhiệt phân muối nitrat

– Muối nitrat rất kém bền nhiệt, vì vậy khi nung nóng thì muối nitrat sẽ bị nhiệt phân tạo thành các sản phẩm khác. Sản phẩm tạo thành như thế nào phụ thuộc vào kim loại tạo muối nitrat.

Phương trình phản ứng nhiệt phân muối nitrat

1. Nhiệt phân muối nitrat của kim loại đứng trước Mg (Li, K, Ba, Ca, Na)

                    Muối nitrat → Muối nitrit và O₂

                    2M(NO₃)_n → 2M(NO₂)_n + nO₂

Ví dụ: 2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂

2. Nhiệt phân muối nitrat của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu)

Muối nitrat → Oxit kim loại + NO₂ + O₂

2M(NO₃)_n → M₂O_n + 2nNO₂ + n/2O₂              

Ví dụ: 2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂

3. Nhiệt phân muối nitrat của kim loại sau Cu

Muối nitrat → kim loại + NO₂ + O₂

M(NO₃)_n → M + nNO₂ + n/2O₂                           

Ví dụ: 2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂

Một số phản ứng đặc biệt

2Fe(NO₃)₃ → Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

Giải bài tập phản ứng nhiệt phân muối nitrat

Khi giải bài tập về phản ứng nhiệt phân muối nitrat lưu ý vài điều:

– Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng khí đã sinh ra.

– Khí sinh ra sau phản ứng thường được dẫn qua nước. Khi đó có phương trình phản ứng:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Bài tập

Bài 1: Nhiệt phân hoàn toàn đến hết 9.4g muối nitrat của 1 kim loại R thu được 4 gam chất rắn, Xác định công thức muối nitrat trên.

Lời giải:

Xét trường hợp 1 : KL là KL kiềm : M(NO3)n -> M(NO2)n + nO2
Số mol của M(NO3)n = Số mol của M(NO2)n
<=>9,4/(M+62n) = 4/(M+46n)
<=>(M+62n) / (M+46n) = 9,4/4 = 47/20
<=>20M + 1240 = 47M + 2162 => M= -34,148 (loại)
Xét trường hợp 2 : KL từ Mg->Cu : 2M(NO3)n -> M2On + 2nNO2 + n/2O2
số mol nM(NO3)n = 2nM2On
<=>9,4/(M+62n) = 8/(2M+16n)
<=>8M + 496n = 18,8M + 150,4n
<=>10,8M = 345,6n<=>M = 32n
Với n= 2 => M=64.Vậy M là Cu

Bài 2: Nung nóng 66,2 gam Pb(NO₃)₂ thu được 55,4 gam chất rắn.

a) Tính hiệu suất của phản ứng phân hủy.

b) Tính thể tích các khí thoát ra (đkc) và tỷ khối của hỗn hợp khí so với không khí.

Lời giải:

Phương trình phản ứng

Pb(NO₃)₂ → PbO + 2NO₂ + 1/2 O₂

x                               2x        1/2x mol

m_NO2 + m_O2 = 46.2x + 32.0,5x = 66,2 – 55,4 ⇒ x = 0,1 mol

a) Khối lượng của Pb(NO₃)₂ phản ứng là: m_Pb(NO3)2 = 0,1.331 = 33,1 gam

Hiệu suất phản ứng thủy phân là: H = 33,1/66,2.100% = 50%

b) Thể tích khí thoát ra: V = (0,1.2 + 0,1/2).22,4 = 5,6 lít

M_tb = (0,2.46 + 0,05.32)/0,25 = 43,2 gam ⇒ d_hh/kk = 43,2/29 = 1,49

Bài 3: Khi nhiệt phân hoàn toàn muối nitrat của kim loại hóa trị 1 thu được 32,4 gam kim loại và 10,08 lít khí (đktc). Xác định công thức và tính khối lượng muối ban đầu.

Lời giải:

Gọi kim loại cần tìm là M ⇒ muối nitrat là: MNO₃

MNO₃ → M + NO₂ + 1/2 O₂

x                x        x        x/2

x + x/2 = 1,5x = 10,08/22,4 = 0,45 ⇒ x = 0,3

M = 32,4/0,3 = 108 ⇒ M là Ag

m_cr = 67,3 – (0,8.46 + 0,2.32) = 24,1 gam

Bài 4: Nung 6,58 gam Cu(NO₃)₂ trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH bằng

Lời giải:

n_NO2 = 0,03 ⇒ n_HNO3 = 0,03 mol ⇒ CM = 0,1 M ⇒ pH = 1

Bài 5: Nhiệt phân hoàn toàn 4,7 gam muối nitrat của kim loại M thu được 2 gam chất rắn. Công thức của muối là.

Lời giải:

Công thức muối nitrat là M(NO₃)_n; n_NO2 = 0,05 mol ⇒ n_M(NO3)n = 0,05/n

⇒ M_M(NO3)n = 94n ⇒ M = 32n ⇒ M = 64.

Công thức muối cần tìm là: Cu(NO₃)₂.

Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Nhiệt phân hoàn toàn 18 gam một muối nitrat của của một kim loại M (trong chân không). Sau khi
phản ứng kết thúc thu được 8 gam chất rắn. Tìm kim loại M và thể tích khí đo (đktc).

A. Fe               B. Al                C. Cu                D. Ba

Bài 2: Nhiệt phân 26,1 gam một muối nitrat của của một kim loại M (trong chân không). Sau khi phản ứng
kết thúc thu được 20,7 gam chất rắn. Tìm kim loại M và thể tích khí đo (đktc). Biết hiệu suất phản ứng đạt 50%.

A. Fe               B. Al                C. Cu                D. Ba

Bài 3: Nhiệt phân (trong chân không) hoàn toàn 35,3 gam hỗn hợp 2 muối nitrat của của 2 kim loại hóa trị 2
(không đổi). Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,5 mol khí, và hỗn hợp rắn. Dẫn luồng khí H2 (dư) qua hỗn
hợp rắn sau phản ứng thì thấy lượng H2 phản ứng là 0,1 mol, và còn lại 12,1 gam chất rắn. Xác định 2 kim loại.

A. Ba, Zn                   B. Zn, Cu                    C. Cu, Mg                    D. Ca, Zn

Bài 4: Nhiệt phân (trong chân không) hoàn toàn 35,3 gam hỗn hợp 2 muối nitrat của của 2 kim loại hóa trị 2
(không đổi). Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,3 mol khí, và hỗn hợp rắn. Dẫn luồng khí H2 (dư) qua hỗn
hợp rắn sau phản ứng thì thấy lượng H2 phản ứng là 0,1 mol, và còn lại 19,7 gam chất rắn. Xác định 2 kim loại.

A. Ba, Zn                   B. Zn, Cu                    C. Cu, Mg                     D. Ca, Zn

Bài 5: Nhiệt phân hoàn toàn 34,4 gam hỗn hợp 2 muối nitrat của của 2 kim loại hóa trị 2 (trong chân không).
Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,475 mol khí, và hỗn hợp rắn. Dẫn luồng khí H2 (dư) qua hỗn hợp rắn sau
phản ứng thì thấy lượng H2 phản ứng là 0,15 mol, và còn lại 11,2 gam chất rắn. Xác định 2 kim loại.

A. Ba, Zn                   B. Zn, Fe                     C. Ca, Fe                     D. Mg, Zn

Bài 6: Nhiệt phân hoàn toàn 48,25 gam hỗn hợp KClO3 và Fe(NO3)2 (trong chân không) thì thu được hỗn hợp
rắn A và 0,6 mol hỗn hợp khí. Tính khối lượng mỗi chất rắn trong hỗn hợp A.

A. 7,45 gam KCl, 16 gam Fe2O3
B. 3,725 gam KCl, 6,92 gam KClO4, 16 gam FeO
C. 3,725 gam KCl, 6,92 gam KClO4, 16 gam Fe2O3
D. 7,45 gam KCl, 16 gam FeO

Bài 7: Nhiệt phân không hoàn toàn 31,8 gam hỗn hợp LiNO3 và Fe(OH)2 (trong chân không) thì thu được
0,25 mol hỗn hợp hỗn hợp khí, ngưng tụ khí người ta thu được 0,1 mol khí còn lại. Và thấy bã rắn còn lại nặng
24,5 gam. Tính khối lượng mỗi chất rắn trong hỗn hợp sau phản ứng. Giả thiết các chất khí không hòa tan trong
hơi nước, và hơi nước không phản ứng các oxit.

A. 1,5 gam Li2O, 11,6 gam FeO, 4,5 gam Fe(OH)2, 6,9 gam LiNO3.
B. 6 gam Li2O, 8 gam Fe2O3, 3,6 gam FeO, 4,5 gam Fe(OH)2.
C. 1,5 gam Li2O, 3,6 gam FeO, 4,5 gam Fe(OH)2, 6,9 gam LiNO3.
D. 1,5 gam Li2O, 8 gam Fe2O3, 12,5 gam Fe(OH)2, 6,9 gam LiNO3.

Bài 8: Chia 52,2 gam muối M(NO3)n thành 2 phần bằng nhau.
Phần 1: Nhiệt phân hoàn toàn ở t1 thu được 0,1 mol một khí A.
Phần 2: Nhiệt phân hoàn toàn ở t2 > t1 thu được 0,25 mol hỗn hợp khí B.
Xác định kim loại M.

A. Ca                  B. Mg                C. Ba.                    D. S

Thực hành:

• Bài tập về độ pH.
• Các dạng bài tập ancol.

Chúng ta vừa tìm hiểu xong về lý thuyết và một số bài tập trong chủ đề nhiệt phân muối nitrat. Để học tốt dạng toán này, các em nên nhớ kỹ những lý thuyết đã đề cập ở trên để áp dụng một cách chính xác và nhanh nhất. Chúc các em học tốt!

Giáo dục