Bài tập về Axit Nitric HNO3 và Muối Nitrat: Giải bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 trang 45 SGK Hóa 11 bài 9

Nội dung bài này chúng ta sẽ áp dụng các kiến thức lý thuyết đó để giải một số bài tập liên quan tới tính chất vật lý, cách điều chế và ứng dụng của axit nitric HNO₃ và muối nitrat.

* Bài 1 Trang 45 SGK Hoá 11: Viết công thức electron, công thức cấu tạo của axit nitric. Cho biết nguyên tố nitơ có hóa trị và số oxi hóa bao nhiêu?

> Lời giải:

- Công thức cấu tạo phân tử HNO₃: 

- Trong HNO₃, nitơ có số oxi hóa +5 và hóa trị là 4.

* Bài 2 trang 45 SGK Hoá 11: Lập các phương trình hoá học

a) Ag + HNO_{3, đặc} → NO₂↑ + ? + ? 

b) Ag + HNO_{3, 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:

- Ta có các PTPƯ sau (cân bằng PTPƯ bằng phương pháp Electron):

 a) Ag + 2HNO_{3, đặc} → NO₂↑ + AgNO₃ + H₂O

 b) 3Ag + 4HNO_{3, loãng} → NO↑ + 3AgNO₃ + 2H₂O

 c) 8Al + 30HNO₃ → 3N₂O↑ + 8Al(NO₃)₃ + 15H₂O

 d) 4Zn + 10HNO₃ → NH₄NO₃↑ + 4Zn(NO₃)₂ + 3H₂O

 e) 3FeO + 10HNO₃ → NO↑ + 3Fe(NO₃)₃ + 5H₂O

 f) 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → NO↑ + 9Fe(NO₃)₃ + 14H₂O

* Bài 3 trang 45 SGK Hóa 11: Hãy chỉ ra những tính chất hóa học chung và khác biệt giữa axit nitric và axit sunfuric. Viết các phương trình hóa học để minh họa.

> Lời giải:

* Những tính chất giống nhau:

-  Với axit H₂SO₄ loãng và HNO₃ đều có tính axit mạnh

+ Làm quỳ tím đổi sang màu đỏ

+ 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 H₂SO_4(đặc) và axit HNO₃ đều có tính oxi hoá mạnh

+ 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 + 2H₂SO_4(đặc) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

+ Tác dụng với một số phi kim (đưa phi kim lên số oxi hoá cao nhất)

  C + 2H₂SO_4(đặc) → CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O

  S + 2HNO₃ → H₂SO₄ + 2NO↑

+ Tác dụng với hợp chất( có tính khử)

  3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

  2Fe(OH)₂ + 4H₂SO_4(đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + H₂O

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)

* Những tính chất khác nhau:

-  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↑

   Cu + H₂SO₄ (loãng) : không có phản ứng

* 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. 21

- Phương trình của phản ứng nhiệt phân

 4Fe(NO₃)₃  2Fe₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

b) Đáp án: A. 5

- 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 Hoá 11: Viết phương trình hóa học của phản ứng thực hiện dãy chuyển hóa sau:

 NO₂ → HNO₃ → Cu(NO₃)₂ → Cu(OH)₂ → Cu(NO₃)₂ → CuO → Cu → CuCl₂

> Lời giải: 

- Ta có các PTPƯ sau:

(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  Cu + H₂O

(7) Cu + Cl₂  CuCl₂

* Bài tập 6 trang 45 SGK Hoá 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 :

- Theo bài ra, ta có: n_HNO3 = 1,5. 1,00 = 1,5 (mol)

  n_NO = 6,72/22,4 = 0,3 (mol)

 - PTPƯ: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O  (1)

  CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O   (2)

- Theo PTPƯ (1) ta có: n_Cu = (3/2).n_NO = (3/2). 0,3 = 0,45 mol

- Gọi số mol CuO tham gia phản ứng là x (n_CuO = x mol)

 Ta có: m_{hỗn hợp} = m_Cu + m_CuO = 0,45. 64 + 80x = 30,00

⇒ x = 0,015 ⇒ n_CuO = 0,015 mol ⇒ m_CuO = 0,015. 80 = 1,2 g

(Hoặc m_CuO = 30 - 0,45. 64 = 1,2g)

%CuO= (1,2/30). 100% = 4%

- Theo PTPƯ (1) ta có: n_Cu(NO3)2 = n_Cu = 0,45 (mol)

- Theo PTPƯ (2) ta có: n_Cu(NO3)2 = n_CuO = 0,015 (mol)

Vậy tổng số mol: n_Cu(NO3)2 = 0,45 + 0,015 = 0,465(mol)

 C_{M Cu(NO3)2} = 0,465/1,5 = 0,31(M)

- Theo PTPƯ (1) ta có: n_HNO3 = 4. n_NO = 4. 0,3 = 1,2 mol

- Theo PTPƯ (2) ta có: n_HNO3 = 2. n_CuO= 2. 0,015 = 0,03 mol

 n_HNO3 (dư)= 1,5 - 1,2 – 0,03 = 0,27(mol)

 C_{M HNO3} = 0,27/1,5 = 0,18(M)

* Bài tập 7 trang 45 SGK Hoá 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%.