Nitric acid và muối nitrate: tính acid, tính oxi hóa mạnh, điều chế, nhiệt phân nitrate và bài tập có đáp án

Nitric acid (HNO3) là acid mạnh và chất oxi hóa mạnh, tác dụng với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt), với phi kim, hợp chất khử. Sản phẩm khử tùy nồng độ, thụ động hóa Al, Fe, Cr, điều chế theo Ostwald, nhiệt phân muối nitrate, bài tập có đáp án Hóa 11.

Nitric acid là gì?

Nitric acid có công thức $\ce{HNO3}$, là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm. Đây là một acid mạnh đồng thời là chất oxi hóa rất mạnh vì N có số oxi hóa $+5$ cao nhất. Nitric acid là nguyên liệu quan trọng để sản xuất phân bón, thuốc nổ và thuốc nhuộm.

Tính acid và tính oxi hóa

Tính acid: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với oxide base, base, muối carbonate. Tính oxi hóa thể hiện với kim loại, phi kim và hợp chất khử:

Chất khử	Phản ứng
Cu + $\ce{HNO3}$ đặc	$\ce{Cu + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 ^ + 2H2O}$
Cu + $\ce{HNO3}$ loãng	$\ce{3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$
Phi kim (C)	$\ce{C + 4HNO3 -> CO2 + 4NO2 + 2H2O}$
Phi kim (S)	$\ce{S + 6HNO3 -> H2SO4 + 6NO2 + 2H2O}$

Ví dụ 1

Cho $6{,}4$ g Cu vào dung dịch $\ce{HNO3}$ đặc dư. Tính thể tích $\ce{NO2}$ (điều kiện chuẩn).

$n_{\ce{Cu}} = 0{,}1$ mol nên $n_{\ce{NO2}} = 0{,}2$ mol, $V = 0{,}2 \cdot 24{,}79 = 4{,}958$ L.

Ví dụ 2

Cho $6{,}4$ g Cu vào $\ce{HNO3}$ loãng dư. Tính thể tích $\ce{NO}$.

$n_{\ce{NO}} = \frac{2}{3} \cdot 0{,}1 = 0{,}0667$ mol, $V \approx 1{,}65$ L.

Xem bài: Ammonia

Điều chế và muối nitrate

$\ce{4NH3 + 5O2 ->[Pt, 850 °C] 4NO + 6H2O}$
$\ce{2NO + O2 -> 2NO2}$
$\ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}$

Muối nitrate đều tan; nhiệt phân tùy kim loại:

Kim loại mạnh (K, Na, Ca): $\ce{2KNO3 -> 2KNO2 + O2}$.
Kim loại trung bình (Mg đến Cu): $\ce{2Cu(NO3)2 -> 2CuO + 4NO2 + O2}$.
Kim loại yếu (Ag, Hg): $\ce{2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2}$.

Ví dụ 3

Nhận biết gốc $\ce{NO3-}$ bằng Cu và acid?

Thêm Cu và $\ce{H2SO4}$ loãng, đun nhẹ: dung dịch xanh, có khí $\ce{NO}$ hóa nâu trong không khí.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Viết phương trình $\ce{Fe}$ tác dụng với $\ce{HNO3}$ loãng dư tạo $\ce{NO}$.
Vì sao có thể đựng $\ce{HNO3}$ đặc, nguội trong thùng nhôm?
Cho $5{,}4$ g Al vào $\ce{HNO3}$ loãng dư tạo $\ce{NO}$. Tính thể tích $\ce{NO}$ (điều kiện chuẩn).
Viết phương trình nhiệt phân $\ce{AgNO3}$.
Nêu ba giai đoạn điều chế $\ce{HNO3}$ từ $\ce{NH3}$.

Đáp án

$\ce{Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + 2H2O}$.
Vì Al bị thụ động hóa bởi lớp oxide trong $\ce{HNO3}$ đặc nguội.
$n_{\ce{Al}} = 0{,}2$ mol nên $n_{\ce{NO}} = 0{,}2$ mol, $V = 4{,}958$ L.
$\ce{2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2}$.
$\ce{NH3 -> NO -> NO2 -> HNO3}$ (Ostwald).

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Muối ammonium

Bài tiếp theo: Oxide của nitrogen và hiện tượng mưa acid

Xem tất cả bài học chủ điểm Nitrogen và sulfur

Câu hỏi thường gặp

Nitric acid có tính chất gì?

Acid mạnh và chất oxi hóa mạnh.

HNO3 đặc nguội không tác dụng với kim loại nào?

Al, Fe, Cr (thụ động hóa).

Sản phẩm khử của HNO3 đặc và loãng?

$\ce{NO2}$ và $\ce{NO}$.

HNO3 điều chế công nghiệp thế nào?

Từ $\ce{NH3}$ qua $\ce{NO}$ và $\ce{NO2}$ (quy trình Ostwald).