Bài 1 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 1 (trang 45 SGK Hóa 11): Viết công thức electron và công thức cấu tạo của axit nitric. Cho biết nguyên tố nitơ có hoá trị và số oxi hoá bằng bao nhiêu?
Lời giải:
– Công thức electron:
Bạn đang xem: Hóa học lớp 11 Bài 9- Axit nitric và muối nitrat
– Công thức cấu tạo:
– Nguyên tố nitơ có hoá trị 4 và số oxi hoá +5
Bài 2 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 2 (trang 45 SGK Hóa 11): Lập các phương trình hoá học:
a. Ag + HNO3 (đặc) → NO2 ↑ + ? + ?
b. Ag + HNO3 (loãng) → NO ↑ + ? + ?
c. Al + HNO3 → N2O ↑ + ? + ?
d. Zn + HNO3 → NH4NO3 + ? + ?
e. FeO + HNO3 → NO ↑ + Fe(NO3)3 + ?
f. Fe3O4 + HNO3 → NO ↑ + Fe(NO3)3 + ?
Lời giải:
Bài 3 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 3 (trang 45 SGK Hóa 11): Hãy chỉ ra những tính chất hoá học chung và khác biệt giữa axit nitric và axit sunfuaric. Viết các phương trình hoá học để minh hoạ?
Lời giải:
– Những tính chất khác biệt:
+ Với axit H2SO4 loãng có tính axit, còn H2SO4 đặc mới có tính oxi hoá mạnh, còn axit HNO3 dù là axit đặc hay loãng đề có tính oxi hoá mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử.
+ H2SO4 loãng không tác dụng được với các kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học như axit HNO3.
Fe + H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2↑
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
– Những tính chất chung:
∗ Với axit H2SO4 loãng và HNO3 đều có tính axit mạnh
+ Thí dụ:
Đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng
Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất):
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3+ 6H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
H2SO4 + Na2SO3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
∗ Với axit H2SO4(đặc) và axit HNO3 đều có tính oxi hoá mạnh
+ Thí dụ:
Tác dụng được với hầu hết các kim loại (kể cả kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học) và đưa kim loại lên số oxi hoá cao nhất.
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Cu + 2H2SO4(đặc) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
Tác dụng với một số phi kim (đưa phi kim lên số oxi hoá cao nhất)
C + 2H2SO4(đặc) → CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO↑
Tác dụng với hợp chất( có tính khử)
3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O
2FeO + 4H2SO4(đặc) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O
Cả hai axit khi làm đặc nguội đều làm Fe và Al bị thụ động hoá (có thể dùng bình làm bằng nhôm và sắt để đựng axit nitric và axit sunfuaric đặc)
Bài 4 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 4 (trang 45 SGK Hóa 11): a. Trong các phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân sắt (III) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?
A. 5
B. 7
C. 9
D. 21
b. Trong phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân thuỷ ngân (II) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?
A. 5
B. 7
C. 9
D. 21
Lời giải:
a. Đáp án D
Phương trình của phản ứng nhiệt phân
4Fe(NO3)3 −to→ 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
b. Đáp án A
Phương trình của phản ứng nhiệt phân
Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 ↑ + O2 ↑
Lưu ý: Phản ứng nhiệt phân muối nitrat
– Các muối nitrat của kim loại hoạt động mạnh (K, Na…) bị phân hủy tạo muối nitrit và O2
– Các muối nitrat của kim loại Mg, Zn, Fe, Cu, Pb…. Bị phân hủy tạo oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2
– Muối nitrat của Ag, Au, Hg… bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 và O2
Bài 5 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 5 (trang 45 SGK Hóa 11): Viết phương trình hóa học của phản ứng thực hiện dãy chuyển hóa sau:
Lời giải:
(1) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
(2) 8HNO3 + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Hoặc CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
(3) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3
(4) Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O
(5) 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
(6) CuO + H2 –to→ Cu + H2O
(7) Cu + Cl2 –to→ CuCl2
Bài 6 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 6 (trang 45 SGK Hóa 11): Khi hoà tan 30,0g hỗn hợp đồng và đồng (II) oxit trong 1,5 lít dung dịch axit nitric 1,00M (loãng) thấy thoát ra 6,72 lit nitơ monooxit (đktc). Xác định hàm lượng phần trăm của đồng (II) oxit trong hỗn hợp, nồng độ mol của đồng (II) nitrat và axit nitric trong dung dịch sau phản ứng, biết rằng thể tích các dung dịch không thay đổi.
Lời giải:
nHNO3 = 1,5. 1,00 = 1,50 (mol)
nNO = 6.72/22,4 = 0,3(mol)
PTHH: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1)
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O (2)
Theo pt(1) nCu = 3/2 . nNO = 3/2 . 0,3 = 0,45 mol
Gọi nCuO = x mol
Ta có: mhỗn hợp = mCu + mCuO = 0,45. 64 + 80x = 30,00
⇒ x = 0,015 ⇒ nCuO = 0,015 mol ⇒ mCuO = 0,015. 80 = 1,2 g
(Hoặc mCuO = 30 – 0,45. 64 = 1,2g)
Theo pt(1) nCu(NO3)2 = nCu = 0,45 mol
Theo pt(2) nCu(NO3)2 = nCuO = 0,015 mol
⇒ Tổng nCu(NO3)2 = 0,45 + 0,015 = 0,465(mol)
CMCu(NO3)2 = 0,465/1,5 = 0,31(M)
Theo pt (1) nHNO3 = 4. nNO = 4. 0,3 = 1,2 mol
Theo pt (2) nHNO3 = 2. nCuO= 2. 0,015 = 0,03 mol
nHNO3 (dư)= 1,5 – 1,2 – 0,03 = 0,27(mol)
CM HNO3 = 0,27/1,5 = 0,18(M)
Bài 7 trang 45 SGK Hóa 11
Bài 7 (trang 45 SGK Hóa 11): Để điều chế được 5,000 tấn axit nitric nồng độ 60,0% cần dùng bao nhiêu tấn amoniac? Biết rằng sự hao hụt amoniac trong quá trình sản xuất là 3,8%.
Lời giải:
Tính chất của Axit nitric (HNO3), muối nitrat: Tính chất hóa học, vật lí, Điều chế, Ứng dụng
I. Cấu tạo phân tử:
CTPT: HNO3
II. Tính chất vật lý
– Là chất lỏng không màu, D = 1,53g/cm3.
– Bốc khói mạnh trong không khí ẩm.
– Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần.
4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O
– Axit nitric tan vô hạn trong nước.
III. Tính chất hóa học
1. Tính axit
Là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch:
HNO3 → H+ + NO3–
– Dung dịch axit HNO3 có đầy đủ tính chất của môt dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn.
2. Tính oxi hóa
Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO3 đều bị oxi hóa về trạng thái oxi hóa cao nhất.
– Với kim loại: HNO3 oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ vàng (Au) và platin(Pt))
* Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, …
Ví dụ:
Cu + 4HNO3(đ) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3(l) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
* Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, …
– HNO3 đặc bị khử đến NO2.
Ví dụ:
Mg + 4HNO3(đ) → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
– HNO3 loãng bị khử đến N2O hoặc N2.
8Al + 30HNO3(l) → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
– HNO3 rất loãng bị khử đến NH3(NH4NO3).
4Zn + 10HNO3 (rất loãng) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
* Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội.
– Với phi kim:
Khi đun nóng HNO3 đặc có thể tác dụng với phi: C, P, S, …(trừ N2 và halogen).
S + 6HNO3(đ) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
– Với hợp chất:
– H2S, HI, SO2, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO3 nguyên tố bị oxi hoá trong hợp chất chuyển lên mức oxi hoá cao hơn.
Ví dụ:
3FeO + 10HNO3(đ) → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
3H2S + 2HNO3(đ) → 3S + 2NO + 4H2O
– Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc.
IV. Ứng dụng
– Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH4NO3, …
– Ngoài ra sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm, …
V. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
Axit HNO3 được điều chế bằng cách cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tác dụng với axit H2SO4 đặc, nóng:
– Điện phân các muối nitrat của kim loại đứng sau H+ của nước (sau Al).
2. Trong công nghiệp
Được điều chế từ NH3 qua các giai đoạn:
NH3 → NO → NO2 → HNO3
GĐ 1: oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí ở nhiệt độ 850 − 900oC, có mặt chất xúc tác là platin:
GĐ 2: Oxi hóa NO thành NO2. Hỗn hợp chứa NO được làm nguội và cho hóa hợp với oxi không khí tạo thành khí nitơ đioxit:
2NO + O2 → 2NO2
GĐ 3: Chuyển hóa NO2 thành HNO3. Cho hỗn hợp nitơ đioxit vừa tạo thành và oxi tác dụng với nước, sẽ thu được dung dịch axit nitric:
4NO2 + 2H2O + O2 → 4HNO3
Dung dịch HNO3 thu được thường có nồng độ từ 52% đến 68%. Để có axit nitric với nồng độ cao hơn 68%, người ta chưng cất dung dịch HNO3 này với H2SO4 đậm đặc trong các thiết bị đặc biệt.
B. Muối nitrat
I. Tính chất vật lý
– Dễ tan trong nước, là chất điện ly mạnh trong dung dịch phân ly hoàn toàn thành các ion.
Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3–
– Ion NO3– không màu, màu của 1 số muối nitrat là do màu của cation kim loại.
II. Tính chất hóa học
Các muối nitrat của kim loại kiềm và kiềm thổ có môi trường trung tính, muối của kim loại khác có môi trường axit (pH
a. Nhiệt phân muối Nitrat
Muối nitrat của các kim loại hoạt động (trước Mg):
Muối nitrat của kim loại từ Mg → Cu:
Muối của những kim loại kém hoạt động (sau Cu):
b. Ion NO3– trong H+(axit):
NO3– + 4H+ + 3e → NO + 2H2O
Ví dụ: 3Cu + 2NO3– + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
3Fe2+ + NO3– + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
c. Ion NO3– trong OH–(kiềm): OXH được các kim loại lưỡng tính:
8Al + 3NO3– + 5OH– + 2H2O → 8AlO2– + 3NH3↑
d. Nhận biết ion nitrat (NO3–)
Trong môi trường axit, ion NO3– thể hiện tính oxi hóa giống như HNO3. Do đó thuốc thử dùng để nhận biết ion NO3– là hỗn hợp vụn đồng và dung dịch H2SO4 loãng, đun nóng.
Hiện tượng: dung dịch có màu xanh, khí không màu hóa nâu đỏ trong không khí.
3Cu + 8H+ + 2NO3– → 3Cu2+ (dd màu xanh) + 2NO↑ + 4H2O
2NO + O2 (không khí) → 2NO2 (màu nâu đỏ)
III. Ứng dụng
– Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp như NH4NO3, NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2.
– KNO3 còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen.
C. Chu trình của Nitơ trong tự nhiên
Nguyên tố nitơ rất cần cho sự sống trên Trái Đất. Trong tự nhiên luôn luôn diễn ra các quá trình chuyển hóa nitơ từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tuần hoàn khép kín.
Đăng bởi: Thcs-thptlongphu.edu.vn
Chuyên mục: Tổng hợp
