Tính chất của Axit nitric (HNO3), muối nitrat: Tính chất hóa học, vật lí

Tính chất của Axit nitric (HNO3), muối nitrat: Tính chất hóa học, vật lí, Điều chế, Ứng dụng chi tiết nhất

Bài giảng: Bài 9: Axit nitric và muối nitrat – Cô Nguyễn Nhàn (Giáo viên VietJack)

A. Axit nitric

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

Xem thêm: 10 Nghề Lương Cao Không Cần Bằng Cấp Ở Việt Nam

* 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

Xem thêm: Bình giảng đoạn thơ sau trong Đất Nước: “Những người vợ nhớ

– 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 < 7).

Xem thêm: Công thức tính điện năng hao phí và bài tập có lời giải

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.

Xem thêm các phần Lý thuyết Hóa học lớp 11 ôn thi THPT Quốc gia hay khác:

• Lý thuyết Khái quát Nhóm Nitơ
• Lý thuyết Nitơ
• Lý thuyết Amoniac và muối amoni
• Lý thuyết Photpho
• Lý thuyết Axit Photphoric và muối Photphat
• Lý thuyết Phân bón hóa học
• Lý thuyết Tính chất của Nitơ và hợp chất của chúng
• Lý thuyết Tính chất của Photpho và hợp chất của chúng
• Dạng 1: Bài tập về tính chất hóa học và phương pháp điều chế N2, NH3, HNO3, muối nitrat

Ngân hàng trắc nghiệm lớp 11 tại khoahoc.vietjack.com

• Hơn 75.000 câu trắc nghiệm Toán 11 có đáp án
• Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Hóa 11 có đáp án chi tiết
• Gần 40.000 câu trắc nghiệm Vật lý 11 có đáp án
• Kho trắc nghiệm các môn khác