Hoá học 11 Bài 9: Axit nitric và muối nitrat

Lý thuyết10 Trắc nghiệm29 BT SGK 359 FAQ

Những hợp chất khí nào là nguyên nhân gây ra mưa axit? Có hợp chất của nitơ là NO₂, kết hợp với nước tạo nên một loại axit, axit này có những tính chất gì mà có thể gây hại đến những công trình xây dựng... Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu nội dung bài học Axit nitric và muối nitrat.

QUẢNG CÁO

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Axit nitric

1.2. Muối nitrat M(NO₃)_n

1.3. Chu trình của nitơ trong tự nhiên

2. Bài tập minh hoạ

3. Luyện tập Bài 9 Hóa học 11

3.1. Trắc nghiệm

3.2. Bài tập SGK và Nâng cao

4. Hỏi đáp về Bài 9 Chương 2 Hóa học 11

Tóm tắt lý thuyết

1.1. AXIT NITRIC

1.1.1. Cấu tạo phân tử

Công thức cấu tạo HNO3

Hình 1: Công thức cấu tạo HNO₃

Mô hình phân tử HNO3

Hình 2: Mô hình phân tử HNO₃

Trong ptử HNO₃: N có số oxi hóa là +5

1.1.2. Tính chất vật lí

Axit nitric tinh khiết là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm.
Axit nitric kém bền. Ngay ở điều kiện thường, khi có ảnh sáng, dung dịch axit nitric bị phân hủy một phần giải phóng nitơ đioxit. Khí này tan trong dung dịch axit làm dung dịch có màu vàng.

Sự phân hủy HNO3 dưới tác dụng của ánh sáng

Hình 3: Sự phân hủy HNO₃ dưới tác dụng của ánh sáng

Axit nitric tan trong nước ở bất kì tỉ lệ nào. Trong phòng thí nghiệm thường có loại HNO₃ nồng độ 68%.

1.1.3. Tính chất hóa học

HNO₃ phân li tạo H⁺ và NO₃^-⇒ là axit mạnh
\(H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3}\) với N có số oxi hóa cao nhất ⇒ tính oxi hóa

N trong axit nitric nhận e thể hiện tính oxi hóa

Hình 4: N trong axit nitric nhận e thể hiện tính oxi hóa

Tính axit

HNO₃ là axít mạnh

Quỳ tím hoá đỏ
Tác dụng với oxít bazơ, bazơ, muối của các axít yếu tạo muối nitrat.

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ +Ca(OH)₂→ Ca(NO₃)₂+2H₂O

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Các em chú ý quan sát thí nghiệm sau đây:

Video 1: phản ứng giữa Na₂CO₃ và HNO₃

Hiện tượng: Bột Na2CO3 tan ra. xuất hiện khí không màu
Giải thích: Phản ứng giữa Na2CO3 và HNO3 diễn ra, tạo khí không màu là CO₂

Tính oxi hoá

HNO₃có số oxi hóa +5 có thể bị khử thành: \(\mathop {{N_2}}\limits^0 ,{\rm{ }}\mathop {{N_2}}\limits^{ + 1} O,{\rm{ }}\mathop N\limits^{ + 2} O,{\rm{ }}\mathop N\limits^{ + 4} {O_2},{\rm{ }}\mathop N\limits^{ - 3} {H_4}\mathop N\limits^{ + 5} {O_3}\)tuỳ theo nồng độ HNO₃ và khả năng khử của chất tham gia.

Tác dụng với kim loại

Các sản phẩm khử của HNO3

Hình 5: Các sản phẩm khử của HNO₃

Với M là kim loại, n là hóa trị cao nhất của M

*Lưu ý:

N₂O là khí vui, khí gây cười.

N₂ không duy trì sự sống, sự cháy

NH₄NO₃ không sinh ra ở dạng khí, nhưng khi cho kiềm vào dd, thấy có khí mùi khai.

Oxi hoá hầu hết kim loại (trừ Au, Pt).

3Cu +8HNO_3(l) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Cu + 4HNO_3đ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe, Al, Cr thụ động hoá với HNO3 đặc, nguội.

Các em chú ý quan sát các thí nghiệm sau đây:

Video 2: Phản ứng của đồng tiền (Đồng) và axit nitric

Hiện tượng: Đồng tiền với chất liệu bằng đồng tan ra, sủi bọt khí không màu, sau đó hóa nâu trong không khí, dung dịch chuyển thành màu xanh
Giải thích: Đồng phản ứng với dung dịch axit nitric tạo dung dịch Cu²⁺ có màu xanh đặc trưng, thoát ra khí NO, khí NO phản ứng với oxi không khí tạo ra NO2 có màu nâu đỏ.

Tác dụng với phi kim

HNO₃đặc, nóng oxi hóa được một số phi kim C,S,P,... tạo NO₂

\(\begin{array}{l} \mathop C\limits^0 + 4H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to \mathop C\limits^{ + 4} {O_2} + 4\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + 2{H_2}O\\ \mathop S\limits^0 + H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to {H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} + 6\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + 2{H_2}O \end{array}\)

Video 3: Phản ứng giữa HNO₃ và S

Hiện tượng: Bột lưu huỳnh tan ra một phần, có khí thoát ra. Khi thử dung dịch tạo thành bằng dung dịch BaCl₂ thấy có kết tủa trắng
Giải thích: HNO₃ phản ứng với S tạo khí NO₂. Sản phẩm tạo thành có chứa H₂SO₄ nên khi thử dung dịch bằng BaCl2 thấy có kết tủa trắng BaSO₄

Tác dụng với hợp chất

HNO₃ đặc oxi hoá nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ

\(\mathop {Fe}\limits^{ + 2} O + H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to \mathop {Fe}\limits^{ + 3} {(N{O_3})_3} + \mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + 2{H_2}O\)

Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông….bị phá huỷ khi tiếp xúc HNO₃ đặc

1.1.4. Ứng dụng

ứng dụng axit nitric và muối nitrat

Hình 5: Ứng dụng axit nitric và muối nitrat

1.1.5. Điều chế

Trong phòng thí nghiệm

Cho tinh thể NaNO₃ (hoặc KNO₃) tác dụng với H₂SO₄ đặc, đun nóng

NaNO₃ + H₂SO_4(đ) HNO₃ + NaHSO₄

Điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm

Hình 6: Điều chế HNO₃ trong phòng thí nghiệm

Trong Công nghiệp

Sản xuất HNO₃ từ NH₃, không khí: Gồm 3 giai đoạn

Oxi hoá khí NH₃ bằng oxi kk thành NO:

4NH₃+ 5O₂4NO +6H₂O \(\triangle H < 0\)

Oxi hoá NO thành NO₂ bằng oxi kk ở điều kiện thường :

2NO + O₂ → 2NO₂

NO₂ tác dụng với nước và oxi không khí tạo HNO₃:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Dung dịch HNO₃có nồng độ 52 – 68 %

→ Để HNO₃ có nồng độ cao hơn: Chưng cất với H₂SO₄ đậm đặc.

1.2. MUỐI NITRAT M(NO₃)_n

1.2.1. Tính chất của muối nitrat

Tính chất vật lý

Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh.

Ca(NO₃)₂ → Ca ²⁺ + 2NO₃^-

KNO₃ → K⁺ + NO₃^-

Tính chất hoá học

Các muối nitrat đều kém bền bởi nhiệt, khi đun nóng muối nitrat có tính OXH mạnh.

Sản phẩm phân huỷ phụ thuộc vào bản chất của cation kim loại:

Kim loại đứng trước Mg muối Nitrit + O₂

Ví dụ: 2KNO₃ 2KNO₂ + O₂

Từ Mg đến Cu Oxit kim loại + NO₂+ O₂

Ví dụ: 2Cu(NO₃)₂ 2CuO + 4NO₂ + O₂

Kim loại sau Cu Kim loại + NO₂ + O₂

Ví dụ: 2AgNO₃ 2Ag + 2NO₂ + O₂

1.2.2. Ứng dụng của muối nitrat

Phân đạm trong nông nghiệp như NH₄NO₃, NaNO₃, KNO₃, Ca(NO₃)₂, ...
Kali nitrat còn được sử dụng làm thuốc nổ đen (thuốc nổ có khói)

1.3. CHU TRÌNH CỦA NITƠ TRONG TỰ NHIÊN

Chu trình của Nitơ trong tự nhiên

Hình 7: Chu trình của Nitơ trong tự nhiên

(1). Cây xanh đồng hóa nitơ chủ yếu ở dạng muối nitrat và muối amoni, chuyển hóa thành protein thực vật. Động vật đồng hóa protein thực vật, tạo ra protein động vật. Các chất hữu cơ do động vật bài tiết ra (phân, nước tiểu,...) cũng như xác động vật lại chuyển thành hợp chất hữu cơ chứa nitơ. Nhờ những loại vi khuẩn khác nhau có trong đất, một phần các hợp chất này chuyển hóa thành amoniac, rồi thành muối nitrat, phần còn lại thoát ra ở dạng nitơ tự do bay vào khí quyển. Khi các chất hữu cơ (than gỗ, than đá, than bùn,...) bị đốt cháy, nitơ tự do cũng được thoát ra.
(2). Trên thực tế, có một số quá trình tự nhiên cho phép bù lại một phần lượng nitơ bị mất.

Trong mưa giông, khi có sự phóng điện do sấm sét một phần nitơ tự do trong khí quyển kết hợp với oxi tạo thành khí NO, rồi chuyển hóa thành HNO₃và theo nước mưa thấm vào đất. HNO₃ chuyển thành muối nitrat khi kết hợp với muối cacbonat, thí dụ canxi cacbonat có trong đất.
Một số loại vi khuẩn, đặc biệt là các vi khuẩn cố định đạm sống ở rễ cây họ đậu có khả năng hấp thụ nitơ từ khí quyển và chuyển hóa thành các hợp chất chứa nitơ.

(3). Để tăng năng suất mùa màng, lượng nitơ chuyển từ khí quyển vào đất vẫn không thể đủ. Người ta ước tính lượng nitrat tái sinh tự nhiên chỉ bằng một nửa lượng nitrat bị hấp thụ. Do đó, cần phải bón vào đất những hợp chất chứa nitơ dưới dạng các loại phân bón hữu cơ và vô cơ.

VIDEO

YOMEDIA

Trắc nghiệm hay với App HOC247

YOMEDIA

Bài tập minh họa

Bài 1:

Cho hỗn hợp rắn gồm Mg, MgCO₃ vào dung dịch HNO₃ dư thu được một chất khí duy nhất và dung dịch X. Nhỏ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa và khí thoát ra. Sản phẩm khử HNO₃ là

Hướng dẫn:

MgCO₃ khi phản ứng với axit tạo khí CO₂⇒ chính là khí duy nhất trong bài.

Vậy Mg + HNO₃ tạo sản phẩm khử không phải là khí ⇒ chỉ có thể là NH₄NO₃.

Bài 2:

Cho 11 gam hỗn hợp Al và Fe vào dung dịch HNO₃ loãng dư thì có 6,72 lit khí NO bay ra (đkc). Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp?

Hướng dẫn:

Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp, ta có: 27x + 56y = 11 (1)

PTPƯ:

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

x mol x mol

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

y mol y mol

Tổng số mol khí thu được:

\({n_{NO}} = x + y = \frac{{6,72}}{{22,4}} = 0,3(mol)\) (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

\(\left\{ \begin{array}{l} 27x + 56y = 11\\ x + y = 0,3 \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} x = 0,2\\ y = 0,1 \end{array} \right.\)

Khối lượng Al=27.0,2=5,4 (g)

Khối lượng Fe= 11-5,4=5,6 (g)

Bài 3:

Hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp FeO và Fe₂O₃ vào dung dịch HNO₃ đặc, dư thì thu được 0,224 lít khí NO₂ (đtc). Tính khối lượng muối Fe(NO₃)₂ tạo thành sau phản ứng?

Hướng dẫn:

Số mol khí = \(\frac{{0,224}}{{22,4}} = 0,01(mol)\)

FeO+ 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ +NO₂ + 2H₂O

0,01mol 0,01mol 0,01mol

Khối lượng Fe₂O₃= 2,32-72.0,01=1,6 (g)

→ \({n_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{{1,6}}{{160}} = 0,01(mol)\)

Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

0,01mol 0,02mol

Khối lượng muối=242.0,03=7,26 (g)

ADMICRO

3. Luyện tập Bài 9 Hóa học 11

Sau bài học cần nắm:

Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí (trạng thái, màu sắc, khối lượng riêng, tính tan), ứng dụng của HNO3.
Cách điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp (từ amoniac).
Phản ứng đặc trưng của ion NO3- với Cu trong môi trường axit.