CHUYÊN ĐỀ: Nitric Acid
PHẦN A: LÍ THUYẾT
- Phần lí thuyết được soạn chi tiết và có sự liên kết với các bài tập bên dưới.
I. Cấu tạo phân tử :
- CTPT : HNO3
- CTCT :

- Nitrogen có số oxi hoá cao nhất là +5
II. Tính chất vật lý
- Là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm ; D = 1.53g/cm3
- Nitric acid không bền, khi có ánh sáng , phân huỷ 1 phần :
4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O
Do đó axit HNO3 cất giữ lâu ngày có màu vàng do NO2 phân huỷ tan vào axit.
- Nitric acid tan vô hạn trong nước (HNO3 đặc có nồng độ 68%, D = 1,40 g/cm3 ).
III. Tính chất hoá học
1. Tính axit : Là một trong số các acìd mạnh nhất, trong dung dịch phân li hoàn toàn ra các ion :
HNO3 H + + NO3–
- Dung dịch axit HNO3 có đầy đủ tính chất của môt dung dịch acid.
- làm đỏ quỳ tím, tác dụng với base oxide, base, muối của acid yếu hơn.
CuO + 2HNO3 Cu(NO3)2 + H2O
Ba(OH)2 + 2HNO3 Ba(NO3)2 + 2H2O
CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
2. Tính oxi hoá
Tuỳ vào nồng độ của acid và bản chất của chất khử mà HNO3 có thể bị khử đến NO, NO2, N2O, N2, NH4NO3.
a. Với kim loại : HNO3 oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt ) không giải phóng khí H2, do ion NO3- có khả năng oxi hoá mạnh hơn H+. Khi đó kim loại bị oxi hóa đến mức oxi hóa cao nhất.
- Với những kim loại có tính khử yếu như : Cu, Ag…thì HNO3 đặc bị khử đến NO2 ; HNO3 loãng bị khử đến NO.
Ví dụ :
Cu + 4HNO3 đặc Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H 2O
3Cu + 8HNO3 loãng 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H 2O
- Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn như : Mg, Zn, Al….thì HNO3 đặc bị khử yếu đến NO2 ; HNO3 loãng có thể bị kim loại khử mạnh như Mg, Al, Zn…khử đến N2O , N2 hoặc NH4NO3.
● Lưu ý : Fe, Al, Cr bị thụ động hoá trong dung dịch HNO3 đặc nguội vì vậy khi cho các kim loại này tác dụng với HNO3 thì không xảy ra phản ứng.
b. Với phi kim
Khi đun nóng HNO3 đặc có thể tác dụng được với C, P, S…Ví dụ :
C + 4HNO3 (đ) CO2 + 4NO2 + 2H2O
S + 6HNO3 (đ) H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
P + 5HNO3 (đ) H3PO4 + 5NO2 + H2O
c. Với hợp chất
- H2S, Hl, 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.
V. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
NaNO3 (r) + H2SO4 (đ) HNO3 + NaHSO4
Hơi HNO3 thoát ra được dẫn vào bình làm lạnh và ngưng tụ ở đó.
2. Trong công nghiệp
- Được sản xuất từ ammonia theo sơ đồ :
NH3 NO NO2 HNO3
+ Ở to = 850 - 900oC, xt : Pt : 4NH3 +5O2® 4NO +6H2O ; DH = – 907kJ.
+ Oxi hoá NO thành NO2 : 2NO + O2 ® 2NO2.
+ Chuyển hóa NO2 thành HNO3 : 4NO2 +2H2O +O2 ® 4HNO3.
Dung dịch HNO3 thu được có nồng độ 60 – 62%. Chưng cất với H2SO4 đậm đặc thu được dung dịch HNO3 96 – 98%.
PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG
Dạng 1: Tính chất của axit HNO3
1. Ôn tập phương pháp bảo toàn electron
a. Nội dung định luật bảo toàn electron :
– Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số electron mà các chất khử nhường luôn bằng tổng số electron mà các chất oxi hóa nhận.
b. Nguyên tắc áp dụng :
– Trong phản ứng oxi hóa – khử, tổng số mol electron mà các chất khử nhường luôn bằng tổng số mol electron mà các chất oxi hóa nhận.
– Đối với chất khử hoặc hỗn hợp chất khử mà trong đó các nguyên tố đóng vai trò là chất khử có số oxi hóa duy nhất thì cùng một lượng chất phản ứng với các chất oxi hóa (dư) khác nhau, số mol electron mà các chất khử nhường cho các chất oxi hóa đó là như nhau.
● Lưu ý : Khi giải bài tập bằng phương pháp bảo toàn electron ta cần phải xác định đầy đủ, chính xác chất khử và chất oxi hóa; trạng thái số oxi hóa của chất khử, chất oxi hóa trước và sau phản ứng; không cần quan tâm đến số oxi hóa của chất khử và chất oxi hóa ở các quá trình trung gian.
2. Phương pháp giải toán về HNO3 và muối nitrat
Dạng 1: HNO3 tác dụng với chất khử (kim loại, oxit kim loại, oxit phi kim, muối…)
Phương pháp giải
- Bước 1 : Lập sơ đồ phản ứng biểu diễn quá trình chuyển hóa giữa các chất (Sau này khi đã làm thành thạo thì học sinh có thể bỏ qua bước này).
- Bước 2 : Xác định đầy đủ, chính xác chất khử và chất oxi hóa ; trạng thái số oxi hóa của chất khử, chất oxi hóa trước và sau phản ứng ; không cần quan tâm đến số oxi hóa của chất khử và chất oxi hóa ở các quá trình trung gian nếu phản ứng xảy ra nhiều giai đoạn.
- Bước 3 : Thiết lập phương trình toán học : Tổng số mol electron chất khử nhường bằng tổng số mol electron mà chất oxi hóa nhận, kết hợp với các giả thiết khác để lập các phương trình toán học khác có liên quan. Giải hệ phương trình để suy ra kết quả mà đề yêu cầu.
● Lưu ý :
- Trong phản ứng của kim loại Mg, Al, Zn với dung dịch HNO3 loãng thì ngoài những sản phẩm khử là khí N2, N2O, NO thì trong dung dịch còn có thể có một sản phẩm khử khác là muối NH4NO3. Để tính toán chính xác kết quả của bài toán ta phải kiểm tra xem phản ứng có tạo ra NH4NO3 hay không và số mol NH4NO3 đã tạo ra là bao nhiêu rồi sau đó áp dụng định luật bảo toàn electron để tìm ra kết quả.
►Các ví dụ minh họa ◄
1. Tính lượng chất phản ứng với dung dịch HNO3
Ví dụ 1: Chia m gam hỗn hợp A gồm hai kim loại Cu, Fe thành hai phần bằng nhau :
- Phần 1 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 đặc, nguội thu được 0,672 lít khí.
- Phần 2 tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng dư thu được 0,448 lít khí.
Giá trị của m là (biết các thể tích khí được đo ở đktc) :
A. 4,96 gam. B. 8,80 gam. C. 4,16 gam. D. 17,6 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Tính toán theo phương trình phản ứng
Hỗn hợp Cu, Fe khi tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, nguội thì chỉ có Cu phản ứng :
Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (1)
mol: 0,015 0,03
Hỗn hợp Cu, Fe khi tác dụng H2SO4 loãng thì chỉ có Fe phản ứng :
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 (2)
mol: 0,02 0,02
Theo (1), (2) và giả thiết ta có :

Khối lượng của Cu và Fe trong A là : m = 2(0,015.64 + 0,02.56) = 4,16 gam.
Cách 2 : Sử dụng định luật bảo toàn electron
Khi A phản ứng với dung dịch HNO3 đặc, nguội sẽ xảy ra các quá trình oxi hóa - khử
Cu Cu+2 + 2e N+5 + 1e N+4
mol: 0,015 0,03 0,03 0,03
Căn cứ vào các quá trình oxi hóa - khử và định luật bảo toàn electron ta có
Khi A phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng sẽ xảy ra các quá trình oxi hóa - khử :
Feo Fe+2 + 2e 2H+ + 2e H2o
mol: 0,02 0,04 0,04 0,02
Căn cứ vào các quá trình oxi hóa - khử và định luật bảo toàn electron ta có
Khối lượng của Cu và Fe trong A là : m = 2(0,015.64 + 0,02.56) = 4,16 gam.
Đáp án C.
Ví dụ 2: Hòa tan hết 0,02 mol Al và 0,03 mol Cu vào dung dịch HNO3, cô cạn dung dịch sau phản ứng và nung đến khối lượng không đổi thì thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là :
A. 3,42 gam. B. 2,94 gam. C. 9,9 gam. D. 7,98 gam.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
2Al 2Al(NO3)3 Al2O3 (1)
mol: 0,02 0,02 0,01
Cu Cu(NO3)2 CuO (2)
mol: 0,03 0,03 0,03
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho sơ đồ (1), (2) ta thấy :
mol ; mol.
Vậy khối lượng chất rắn thu được là : 0,01.102 + 0,03.80 = 3,42 gam.
Đáp án A.
Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS2 và y mol Cu2S vào axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sulfate) và khí duy nhất NO. Tỉ lệ x : y là :
A. 1 : 3. B. 3 : 1. C. 1 : 2. D. 2 : 1.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
2FeS2 + Cu2S ¾® Fe2(SO4)3 + 2CuSO4 (1)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố cho sơ đồ (1), ta thấy :
Þ x : y = 2 : 1
Đáp án D.
Ví dụ 4: Hòa tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3 loãng thu được 1,12 lít hỗn hợp X gồm 3 khí NO, N2O, N2 có tỉ lệ số mol là: 1 : 2 : 2. Giá trị của m là :
A. 5,4 gam. B. 3,51 gam. C. 2,7 gam. D. 8,1 gam.
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết ta có :
Mặt khác, tỉ lệ mol của 3 khí NO, N2O, N2 là 1 : 2 : 2 nên suy ra :
nNO = 0,01 mol ; = 0,02 mol và = 0,02 mol.
Các quá trình oxi hóa – khử :
Al Al+3 + 3e
N+5 + 3e N+2 (NO)
2N+5 + 8e 2N+1 (N2O)
2N5+ + 10e N2o
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :

Đáp án B.
Ví dụ 5: Hòa tan 15 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại Mg và Al vào dung dịch Y gồm HNO3 và H2SO4 đặc thu được 0,1 mol mỗi khí SO2, NO, NO2, N2O. Phần trăm khối lượng của Al và Mg trong X lần lượt là :
A. 63% và 37%. B. 36% và 64%. C. 50% và 50%. D. 46% và 54%.
Hướng dẫn giải
Đặt nMg = x mol ; nAl = y mol.
Ta có : 24x + 27y = 15 (1)
Quá trình oxi hóa :
Mg ® Mg+2 + 2e Al ® Al+3 + 3e
mol : x ® 2x y ® 3y
Þ Tổng số mol electron nhường bằng (2x + 3y).
Quá trình khử :
N+5 + 3e ® N+2 2N+5 + 8e ® 2N+1
mol : 0,3 0,1 0,8 0,2
N+5 + 1e ® N+4 S+6 + 2e ® S+4
mol : 0,1 0,1 0,2 0,1
Þ Tổng số mol electron nhận bằng 1,4 mol.
Theo định luật bảo toàn electron ta có :
2x + 3y = 1,4 (2)
Giải hệ (1), (2) ta được : x = 0,4 mol ; y = 0,2 mol.
Þ
%Mg = 100% - 36% = 64%.
Đáp án B.
Ví dụ 6: Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 8,96 lít (đktc) và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Thành phần phần trăm theo thể tích của NO, NO2 và khối lượng m của Fe đã dùng là :
A. 25% và 75% ; 1,12 gam. B. 25% và 75% ; 11,2 gam.
C. 35% và 65% ; 11,2 gam. D. 45% và 55% ; 1,12 gam.
Hướng dẫn giải
Ta có : nX = 0,4 mol; = 42.
Áp dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp N2O và NO ta có :
46
42 – 30 = 12
42
30
46 – 42 = 4
Đặt
Þ 4x = 0,4 Þ x = 0,1 Þ Þ
Quá trình oxi hóa :
Fe ® Fe+3 + 3e
mol : a ® 3a
Quá trình khử :
N+5 + 3e ® N+2
mol : 0,3 ¬ 0,1
N+5 + 1e ® N+4
mol : 0,3 ¬ 0,3
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
3a = 0,6 Þ a = 0,2 mol Þ mFe = 0,2.56 = 11,2 gam.
Đáp áp B.
Ví dụ 7: Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO2 duy nhất (đktc). Nồng độ % các chất có trong dung dịch A là :
A. 36,66% và 28,48%. B. 27,19% và 21,12%.
C. 27,19% và 72,81%. D. 78,88% và 21,12%.
Hướng dẫn giải
Phương trình phản ứng :
Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
mol Þ mol.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :

Đặt nFe = x mol, nCu = y mol ta có:

Þ

Đáp án B.
Ví dụ 8: Hòa tan 4,59 gam Al bằng dung dịch HNO3 thu được hỗn hợp khí NO và N2O có tỉ khối hơi đối với hiđro bằng 16,75. Thể tích NO và N2O thu được lần lượt là :
A. 2,24 lít và 6,72 lít. B. 2,016 lít và 0,672 lít.
C. 0,672 lít và 2,016 lít. D. 1,972 lít và 0,448 lít.
Hướng dẫn giải
Áp dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp N2O và NO ta có :
44
33,5 – 30 = 3,5
33,5
30
44 – 33,5 = 10,5
Đặt
Quá trình oxi hóa :
Al ® Al+3 + 3e
mol: 0,17 3.0,17
Quá trình khử :
mol: 9x 3x
mol: 8x x
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
3.+ 8.= 3. 9x + 8x = 3.0,17 x = 0,03
Thể tích NO và N2O thu được là :
lít ; lít.
Đáp án B.
Ví dụ 9: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng acid HNO3, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và acid dư). Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19. Giá trị của V là :
A. 2,24 lít. B. 4,48 lít. C. 5,60 lít. D. 3,36 lít.
Hướng dẫn giải
Áp dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp N2O và NO ta có :
30
46 – 38 = 8
38
46
38 – 30 = 8
Đặt
Đặt nFe = nCu = a mol Þ 56a + 64a = 12 Þ a = 0,1 mol.
Quá trình oxi hóa :
Fe ® Fe+3 + 3e Cu ® Cu+2 + 2e
mol : 0,1 ® 0,3 0,1 ® 0,2
Quá trình khử :
N+5 + 3e ® N+2 N+5 + 1e ® N+4
mol : 3x ¬ x x ¬ x
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
Þ 3x + x = 0,5 Þ x = 0,125 Þ Vhỗn hợp khí (đktc) = 0,125.2.22,4 = 5,6 lít.
Đáp án C.
2. Tính lượng muối nitrate tạo thành
Ví dụ 1: Cho 1,35 gam hỗn hợp gồm Cu, Mg, Al tác dụng với dung dịch HNO3 dư, thu được 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO2 có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Tổng khối lượng muối nitrate sinh ra là :
A. 66,75 gam. B. 33,35 gam. C. 6,775 gam. D. 3,335 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Kết hợp định luật bảo toàn nguyên tố và khối lượng
Sơ đồ thể hiện vai trò của HNO3 :
HNO3 ¾® NO3- + (NO + NO2) + H2O (1)
mol: (0,05 + x) x 0,05 0,5(0,05 + x)
Theo giả thiết ta có : =0,05 mol
Đặt số mol NO3- tạo muối là x.
Theo định luật bảo toàn nguyên tố suy ra :
Số mol của HNO3 là (0,05 + x) ; số mol của H2O là 0,5(0,05 + x).
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng suy ra :
63.(0,05 + x) = 62.x + 0,05.20.2 + 18.0,5(0,05 + x) x = 0,0875
Khối lượng muối nitrat thu được là: m = 1,35 + 0,0875.62 = 6,775 gam.
Đáp án C.
Cách 2 : Áp dụng định luật bảo toàn electron và bảo toàn khối lượng
Áp dụng sơ đồ đường chéo cho hỗn hợp NO2 và NO ta có :
46
40 – 30 = 10
40
30
46 – 40 = 6
Suy ra :
Ta có các quá trình oxi hóa – khử :
Quá trình khử :
NO3- + 3e ® NO
mol : 0,05625 0,01875
NO3- + 1e ® NO2
mol : 0,03125 0,03125
Như vậy, tổng electron nhận = tổng electron nhường = 0,0875 mol.
Thay các kim loại Cu, Mg, Al bằng kim loại M.
Quá trình oxi hóa :
M ® M+n + ne
mol : 0,0875
Khối lượng muối nitrat sinh ra là :
m = = mM + = 1,35 + .n.62 = 6,775 gam.
Suy ra :
Đáp án C.
● Nhận xét :
+ Trong phản ứng của kim loại với nitric acid tạo ra muối nitrate (phản ứng không tạo ra muối ammonium nitrate) ta có :
+ Trong phản ứng của kim loại với nitric acid tạo ra muối nitrate kim loại và muối ammonium nitrate ta có :
3. Tính lượng HNO3 tham gia phản ứng
Ví dụ 1: Hòa tan 10,71 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Fe trong 4 lít dung dịch HNO3 aM vừa đủ thu được dung dịch A (không chứa muối NH4NO3) và 1,792 lít hỗn hợp khí gồm N2 và N2O có tỉ lệ mol 1:1. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. Giá trị của m, a là :
A. 55,35 gam và 2,2M. B. 55,35 gam và 0,22M.
C. 53,55 gam và 2,2M. D. 53,55 gam và 0,22M.
Hướng dẫn giải
mol.
Các quá trình khử :
2NO3- + 12H+ + 10e ® N2 + 6H2O
mol: 0,08 ¬ 0,48 ¬ 0,04
2NO3- + 10H+ + 8e ® N2O + 5H2O
mol: 0,08 ¬ 0,4 ¬ 0,04
Þ mol Þ M.
Số mol NO3- tạo muối bằng 0,88 - (0,08 + 0,08) = 0,72 mol.
Khối lượng muối bằng 10,71 + 0,72.62 = 55,35 gam.
Đáp án B.
Ví dụ 2: Hòa tan một hỗn hợp X gồm hai kim loại A và B trong dung dịch HNO3 loãng. Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp khí Y gồm 0,1 mol NO, 0,15 mol NO2 và 0,05 mol N2O. biết rằng không có phản ứng tạo muối NH4NO3. Số mol HNO3 đã phản ứng là :
A. 0,95. B. 0,105. C. 1,2. D. 1,3.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Sử dụng các nửa phản ứng ion – electron
Các quá trình khử :
4H+ + NO3- + 3e ® NO + 2H2O
mol : 0,4 ¬ 0,1
2H+ + NO3- + 1e ® NO2 + H2O
mol : 0,3 ¬ 0,15
10H+ + 2NO3- + 8e ® N2O + 5H2O
mol : 0,5 ¬ 0,05
Vậy số mol của HNO3 = số mol của H+ = 0,4 + 0,3 + 0,5 = 1,2 mol.
Đáp án C.
Cách 2 : Ta có thể tính số mol của axit dựa vào công thức :

Áp dụng công thức trên ta có :
ne nhận = 0,1.3 + 0,15 + 0,05.8 = 0,85 Þ naxit = 0,85 + 0,1 + 0,15 + 0,05.2 = 1,2 mol.
● Chứng minh công thức (*) : Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với N ta có :

Mặt khác . Từ đó ta suy ra công thức (*).
Ví dụ 4: Cho 13,5 gam nhôm tác dụng vừa đủ với 2,5 lít dung dịch HNO3, phản ứng tạo ra muối nhôm và một hỗn hợp khí gồm NO và N2O. Tính nồng độ mol của dung dịch HNO3. Biết rằng tỉ khối của hỗn hợp khí đối với hiđro bằng 19,2.
A. 0,95. B. 0,86. C. 0,76. D. 0,9.
Hướng dẫn giải
Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có :
Đặt số mol của NO và N2O là 2x và 3x, áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :

Vậy số mol HNO3 là : = nelectron trao đổi + nN ở trong các sản phẩm khử
= mol Þ V = lít.
Đáp án C.
Ví dụ 5: Cho 3 kim loại Al, Fe, Cu vào 2 lít dung dịch HNO3 phản ứng vừa đủ thu được 1,792 lít khí X (đktc) gồm N2 và NO2 có tỉ khối hơi so với He bằng 9,25. Nồng độ mol/lít HNO3 trong dung dịch đầu là :
A. 0,28M. B. 1,4M. C. 1,7M. D. 1,2M.
Hướng dẫn giải
Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có :
Þ số mol của NO2 và N2 bằng nhau và bằng 0,04 mol.
Vậy số mol HNO3 là :
= nelectron trao đổi + nN ở trong các sản phẩm khử = (0,04.1 + 0,04.10) + 0,04 + 0,04.2 = 0,56 mol
Þ Nồng độ mol/lít của dung dịch HNO3 là .
Đáp án A.
Ví dụ 6: Hòa tan hết hỗn hợp chứa 10 gam CaCO3 và 17,4 gam FeCO3 bằng dung dịch HNO3 loãng, nóng. Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là :
A. 0,8 mol. B. 0,5 mol. C. 0,7 mol. D. 0,2 mol.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
FeCO3 + CaCO3 + HNO3 Fe(NO3)3 + Ca(NO3)2 + NO + H2O
Áp dụng bảo toàn electron ta có :
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với N ta có :

Đáp án C.
Ví dụ 7: Cho 18,5 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng, đun nóng. Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch D và còn lại 1,46 gam kim loại. Nồng độ mol của dung dịch HNO3 là :
A. 3,2M. B. 3,5M. C. 2,6M. D. 5,1M.
Hướng dẫn giải
Cách 1 : Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố và bảo toàn khối lượng
Khối lượng Fe dư là 1,46 gam, do đó khối lượng Fe và Fe3O4 đã phản ứng là 17,04 gam. Vì sau phản ứng sắt còn dư nên trong dung dịch D chỉ chứa muối sắt (II).
Sơ đồ phản ứng :
Fe, Fe3O4 + HNO3 Fe(NO3)2 + NO + H2O
mol: (2n + 0,1) n 0,1 0,5(2n + 0,1)
Đặt số mol của Fe(NO3)2 là n, áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với nitơ ta có số mol của axit HNO3 là (2n + 0,1). Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố đối với H ta có số mol H2O bằng một nửa số mol của HNO3.
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có :
17,04 + 63(2n + 0,1) = 180n + 0,1.30 + 18.0,5(2n + 0,1)
Giải ra ta có n = 2,7, suy ra [ HNO3 ] = (2.2,7 + 0,1) : 0,2 = 3,2M.
Đáp án A.
Cách 2 : Sử dụng định luật bảo toàn electron kết hợp với định luật bảo toàn nguyên tố. Cách này ngắn gọn hơn!
4. Phản ứng tạo muối ammonium
Ví dụ 1: Cho 5,52 gam Mg tan hết vào dung dịch HNO3 thì thu được 0,896 lít hỗn hợp khí N2 và N2O có tỉ khối so với H2 là 16. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được một lượng chất rắn là :
A. 34,04 gam. B. 34,64 gam. C. 34,84 gam. D. 44, 6 gam.
Hướng dẫn giải
Tổng số mol của N2 và N2O là 0,04 mol
Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có :

Suy ra
Tổng số mol electron mà đã nhận để sinh ra N2 và N2O là : 10.0,03 + 8.0,01 = 0,38 mol.
Tổng số mol electron mà Mg đã nhường để sinh ra là : 0,23.2 = 0,46 > 0,38 nên suy ra phản ứng đã tạo ra cả NH4NO3.
Số mol NH4NO3 là : (Vì quá trình khử thành đã nhận vào 8e).
Vậy khối lượng muối thu được là :
Đáp án C.
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp gồm 6,72 gam Mg và 0,8 gam MgO tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,896 lít một khí X (đktc) và dung dịch Y. Làm bay hơi dung dịch Y thu được 46 gam muối khan. Khí X là :
A. NO2. B. N2O. C. NO. D. N2.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có :
.
Phản ứng đã tạo ra muối NH4NO3, số mol NH4NO3 bằng .
Gọi n là số electron mà đã nhận để tạo ra khí X.
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :

Vậy X là N2.
Đáp án D.
Ví dụ 3: Cho hỗn hợp A gồm 0,200 mol Al, 0,350 mol Fe phản ứng hết với V lít dung dịch HNO3 1M, thu được dung dịch B, hỗn hợp G gồm 0,050 mol N2O và 0,040 mol N2 và còn 2,800 gam kim loại. Giá trị V là :
A. 1,200. B. 1,480. C. 1,605. D. 1,855.
Hướng dẫn giải
Ta thấy 2,8 gam kim loại còn dư là Fe vì vậy trong dung dịch chỉ chứa muối sắt(II).
nFe pư =0,35 – 0,05 = 0,3 mol.
ne cho = 0,2.3 +0,3.2 = 1,2 mol ; ne nhận = 0,05.8 + 0,04.10 = 0,8 mol < 1,2 mol nên phản ứng đã tạo ra NH4NO3. Số mol của NH4NO3 = = 0,05 mol.
Vậy số mol HNO3 là :
= ne trao đổi + nN ở trong các sản phẩm khử = 1,2 + 0,05.2 + 0,04.2 + 0,05.2 = 1,48 mol.
Þ V = 1,48 lít.
Đáp án B.
Ví dụ 4: Hòa tan 30 gam hỗn hợp gồm Al, Zn, Mg trong dung dịch HNO3 dư. Sau phản ứng thu được hỗn hợp khí gồm 0,1 mol NO, 0,1 mol N2O và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 127 gam chất rắn. Số mol HNO3 đã tham gia phản ứng là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải
Giả sử phản ứng có tạo ra muối NH4NO3 với số mol là x.
Ta có :

Vậy số mol HNO3 đã phản ứng là :

Ví dụ 5: Hòa tan hoàn toàn 5,525 gam một kim loại trong dung dịch HNO3 loãng được duy nhất dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được 17,765 gam chất rắn khan. Tính số mol axit HNO3 tham gia phản ứng.
A. 0,17. B. 0,425. C. 0,85. D. 0,2125.
Hướng dẫn giải
Theo giả thiết suy ra kim loại đã phản ứng với HNO3 tạo ra muối amoni, ta có :

Đáp án D.
5. Phản ứng oxi hóa – khử xảy ra theo nhiều giai đoạn
Ví dụ 1: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 1,68 lít (đktc) NO2 (là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là :
A. 2,52 gam. B. 2,22 gam. C. 2,62 gam. D. 2,32 gam.
Hướng dẫn giải
Cách 1 :
Sơ đồ phản ứng :
m gam Fe 3 gam hỗn hợp chất rắn X Fe(NO3)3 + 1,68 lít NO2
Đặt số mol của Fe là x và số mol của O2 là y (x, y > 0)
Ta có phương trình theo tổng khối lượng của hỗn hợp X : 56x + 32y = 3 (1)
Căn cứ vào sơ đồ phản ứng ta thấy : Chất khử là Fe ; chất oxi hóa là O2 và HNO3
Theo định luật bảo toàn electron ta có :
Từ (1), (2) suy ra x = 0,045 ; y = 0,015
Vây khối lượng sắt là : m = 0,045.56 = 2,52 gam.
Đáp án A.
Cách 2 :
Thực chất các quá trình oxi hóa - khử trên là :
Quá trình oxi hóa :
Fe ® Fe+3 + 3e
mol : ®
Quá trình khử :
O2 + 4e ® 2O-2
mol : ®
N+5 + 1e ® N+4
mol : 0,075 ¬ 0,075
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
= + 0,075
* m = 2,52 gam.
Đáp án A.
Nhận xét : Như vậy nếu làm theo cách 1 thì việc giải phương trình tìm ra số mol của Fe sẽ nhanh hơn.
Ví dụ 2: Để m gam phoi bào sắt ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn hợp A có khối lượng 12 gam gồm Fe và các oxit FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho B tác dụng hoàn toàn với nitric acid dư thấy giải phóng ra 2,24 lít khí duy nhất NO. Giá trị của m và số mol HNO3 đã phản ứng là :
A. 10,08 gam và 0,64 mol. B. 8,88 gam và 0,54 mol.
C. 10,48 gam và 0,64 mol. D. 9,28 gam và 0,54 mol.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
m gam Fe 12 gam hỗn hợp chất rắn A Fe(NO3)3 + 2,24 lít NO.
Căn cứ vào sơ đồ phản ứng ta thấy : Chất khử là Fe ; chất oxi hóa là O2 và HNO3
nFe = và nNO = 0,1
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
3. = 4. + 3.0,1 m = 10,08 gam.

Đáp án A.
Ví dụ 3: Đun nóng 28 gam bột sắt trong không khí một thời gian thu được m gam hỗn hợp rắn A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe. Hòa tan hết A trong lượng dư dung dịch HNO3 đun nóng, thu được dd B và 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là :
A. 35,2 gam. B. 37,6 gam. C. 56 gam. D. 40 gam.
Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng :
28 gam Fe m gam hỗn hợp chất rắn A Fe(NO3)3 + 2,24 lít NO
Căn cứ vào sơ đồ phản ứng ta thấy : Chất khử là Fe ; chất oxi hóa là O2 (x mol) và HNO3
nFe = 0,5 mol và nNO = 0,1 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có :
0,5.3 = 4x + 3.0,1 x = 0,3

onthicaptoc.com Chuyen De 16 Nitric acid