CHUYÊN ĐỀ: NITROGEN – PHOSPHORUS
A. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1. PTHH, NHẬN BIẾT LIÊN QUAN ĐẾN CÁC HỢP CHẤT N, P
Câu 1. Hoàn thành các PTHH sau:
a) Zn + HNO3 loãng ….. + NO + …..
b) Mg + HNO3 loãng ….. + N2 + …..
c) Fe3O4 + HNO3 loãng ….. + NO + …..
d) FeS2 + HNO3 (đ,to) ….. + H2SO4 + NO2 + …..
e) Fe2O3 + HNO3 loãng ….. + …..
Hướng dẫn:
a) 3Zn + 8HNO3 loãng 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
b) 5Mg + 12HNO3 loãng 5Mg(NO3)2 + N2 + 6H2O
c) 3Fe3O4 + 28HNO3 loãng 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
d) FeS2 + 18HNO3 (đ,to) Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O
e) Fe2O3 + HNO3 loãng 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Câu 2. Viết PTHH thực hiện dãy chuyển hoá sau:
a) HNO3 AgNO3 NO2 NO NO2 NaNO3 NaNO2 N2
b) NH3 NO NO2 HNO3 Cu(NO3)2 CuO
c) Cu(NO3)2 NO2 HNO3 NH4NO3 NaNO3
Hướng dẫn:
a) Ag + 2HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O
2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
2NO + O2 2NO2
4NO2 + O2 + 4NaOH 4NaNO3 + 2H2O
2NaNO3 2NaNO2 + O2
NaNO2 + NH4Cl NaCl + N2 + 2H2O
b) 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
2NO + O2 2NO2
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
2HNO3 + CuO Cu(NO3)2 + H2O
2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
c) 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
HNO3 + NH3 NH4NO3
NH4NO3 + NaOH NaNO3 + NH3 + H2O
Câu 3.
a) Chỉ dùng 1 muối, nêu phương pháp nhận biết 4 dung dịch: Ba(OH)2, NaOH, HNO3, NaNO3
b) Chỉ dùng nhiệt phân và nước, nêu cách phân biệt các mẫu hoá chất thể rắn: Fe(NO3)2, KOH, NH4Cl, Hg(NO3)2, Al(NO3)2
Hướng dẫn:
a) Chọn dung dịch (NH4)2CO3 làm thuốc thử
- Mẫu thử xuất hiện kết tủa trắng và khí mùi khai là Ba(OH)2.
- Mẫu thử xuất hiện khí mùi khai là NaOH
- Mẫu thử xuất hiện khí không mùi là HNO3.
- Mẫu thử không xuất hiện hiện tượng gì là NaNO3
PTHH: (NH4)2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + NH3 + H2O
(NH4)2CO3 + NaOH Na2CO3 + NH3 + H2O
(NH4)2CO3 + HNO3 NH4NO3 + H2O + CO2
(NH4)2CO3 + NaNO3 không phản ứng
b) Nung các mẫu thử
- Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ và còn lại chất rắn màu nâu đỏ là Fe(NO3)3.
- Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ và còn lại chất rắn màu bạc là Hg(NO3)2.
- Mẫu thử bị thăng hoa (không còn chất rắn) là NH4Cl.
- Mẫu thử xuất hiện khí nâu đỏ, còn lại chất rắn màu trắng đục là Al(NO3)3
- Không bị nhiệt phân là KOH.
Câu 4. Cho 3 miếng Al kim loại vào ba ống nghiệm chứa dung dịch HNO3 nồng độ khác nhau, hiện tượng quan sát được:
- Ống 1: có khí không màu bay ra, hoá nâu trong không khí.
- Ống 2: Có khí không màu, không cháy, hơi nhẹ hơn không khí.
- Ống 3: Không có khí thoát ra, nhưng dung dịch tạo thành cho tác dụng với dung dịch NaOH dư, có khí mùi khai thoát ra.
Hãy viết các PTHH xảy ra trong mỗi trường hợp.
Hướng dẫn:
- Ống 1: Khí thoát ra là NO
Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O
2NO + O2 2NO2(nâu)
- Ống 2: Khí thoát ra là N2
10Al + 36HNO3 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
- Ống 3: Sản phẩm sinh ra có NH4NO3
8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
NH4NO3 + NaOH NaNO3 + NH3 + H2O
Al(NO3)3 + 4NaOH NaAlO2 + 3NaNO3 + 2H2O
Dạng 2. BÀI TẬP HIỆU SUẤT TỔNG HỢP NH3
KIẾN THỨC CẦN NHỚ
a) Trong phòng thí nghiệm:  đun nóng muối ammonium với dung dịch kiềm.
                            2NH4Cl  +   Ca(OH)2  CaCl2  +  2NH3 ↑ +  2H2O  
Để làm khô khí, người ta cho khí ammonia vừa tạo thành có lẫn hơi nước đi qua bình đựng vôi sống (CaO).
Khi muốn điều chế nhanh một lượng nhỏ khí ammonia, người ta thường đun nóng dung dịch ammonia đậm đặc.
b) Trong công nghiệp: Tổng hợp tử nitrogen và hydrogen
                      N2(k)  + 3H2(k) 2NH3(k)      ΔH < 0
Đây là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt. Các điều kiện áp dụng trong công nghiệp sản xuất ammonia là :
- Nhiệt độ: 450 - 5000C. Ở nhiệt độ thấp hơn, cân bằng hóa học trên chuyển dịch sang phải làm tăng hiệu suất phản ứng, nhưng lại làm giảm tốc độ phản ứng.
- Áp suất cao, từ 200 – 300 atm.
- Chất xúc tác là sắt kim loại được trộn thêm Al2O3, K2O,…
Trong khí ammonia tạo thành còn lẫn nitrogen và hydrogen, hỗn hợp được làm lạnh, chỉ có ammonia hóa lỏng và tách ra. Còn nitrogen và hydrogen chưa tham gia phản ứng lại được bổ sung vào hỗn hợp nguyên liệu ban đầu.
PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Cách 1: Tính theo phương trình hóa học
Viết phương trình hóa học và tính toán theo phương trình.
N2(k)  + 3H2(k) 2NH3(k)
Tính theo yêu cầu của đề bài.
Cách 2: Sử dụng các công thức sau:
Gọi  (phản ứng) (hoặc p.ư ) = x (phản ứng) (hoặc p.ư) = 3x
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: a b 0
Phản ứng: x 3x 2x
Sau phản ứng: a-x b-3x 2x
Tổng thể tích (số mol) các chất sau phản ứng là: a – x + b – 3x + 2x = a + b – 2x
* Nếu đề bài cho thể tích (số mol) trước phản ứng và thể tích (số mol) hỗn hợp sau phản ứng: Thay số và giải tìm được x.
* Nếu đề bài cho Khối lượng mol hỗn hợp trước phản ứng và Khối lượng mol hỗn hợp sau phản ứng: Sử dụng Bảo toàn khối lượng
mhỗn hợp trước = mhỗn hợp sau ntrước trước = nsau sau
Từ đó ta tính được x và hiệu suất phản ứng: H = 100%  (tính theo chất bị thiếu)
Chú ý:
- Nếu đề bài chỉ cho tỉ lệ mol của N2 và H2 thì ta có thể chọn số mol của N2 và H2 đúng như tỉ lệ đã cho để tính toán.
+ Nếu  > 3 H2 dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo N2
+ Nếu < 3 N2 dư (so với lượng cần thiết), hiệu suất phản ứng tính theo H2
+ Nếu = 3 hiệu suất tính theo N2 hoặc H2 đều được.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1.  Cho 30 lít khí nitrogen tác dụng với 30 lít hydrogen trong điều kiện thích hợp. Biết hiệu suất phản ứng đạt 30%. Tính thể tích NH3 sinh ra.
Câu 1. Hướng dẫn:
N2 + 3H2 2NH3
Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo H2.
Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol.
p.ư = 30%30 = 9 (lít)
Theo PTHH: = = 6 lít
Câu 2. Cho 4 lít N2 và 14 lít H2 vào bình kín rồi nung nóng với xúc tác thích hợp để phản ứng xảy ra, sau phản ứng thu được 16,4 lít hỗn hợp khí (các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất). Biết: N2 + H2 NH3
a) Tính thể tích khí ammonia thu được.
b) Xác định hiệu suất của phản ứng.
Câu 2. Hướng dẫn:
a) Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol.
Đặt thể tích N2 phản ứng là x lít (x > 0)
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 4 14 0 lít
Phản ứng: x 3x 2x lít
Sau phản ứng: 4-x 14-3x 2x lít
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 4 – x + 14 – 3x + 2x = 18 – 2x (lít)
Theo đề: Sau phản ứng, thu được 16,4 lít hỗn hợp khí
Suy ra: 18 – 2x = 16,4 x = 0,8 (lít) = 20,8 = 1,6 (lít)
b) Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo N2.
Hiệu suất phản ứng
Bài 3. Một hỗn hợp khí gồm N2 và H2 có tỉ khối đối với hydrogen là 3,6. Đun nóng hỗn hợp một thời gian rồi đưa về được ban đầu thì hồn hợp mới có tỉ khối với hydrogen là 4,5. 
a) Tính thành phần % về thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b) Tính hiệu suất phản ứng.
Câu 3. Hướng dẫn:
Theo đề: tỉ khối của hỗn hợp N2 và H2 ban đầu đối với hydrogen là 3,6
trước = 3,62 = 7,2 (g/mol)
Trước phản ứng:
Đặt bđ = 1 mol bđ = 4 mol (x > 0)
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 1 4 0 lít
Phản ứng: a 3a 2a lít
Sau phản ứng: 1-a 4-3a 2a lít
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 1 – a + 4 – 3a + 2a = 5 – 2a
Theo ĐL BTKL: mhỗn hợp trước = mhỗn hợp sau ntrước trước = nsau sau

Sau phản ứng, hỗn hợp gồm: = 1 – 0,5 = 0,5 mol;
= 4 - 30,5 = 2,5 mol
= 20,5 = 1,0 mol
Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo N2
Hiệu suất phản ứng:
Câu 4. Cho 2 lít N2 và 7,5 lít H2 vào bình phản ứng, hỗn hợp thu được sau phản ứng có thể tích bằng 8,2 lít (các thể tích khí được đo trong cùng điều kiện). Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3.
Câu 4. Hướng dẫn:
a) Do các khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol.
Đặt thể tích N2 phản ứng là x lít (x > 0)
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 2 7,5 0 lít
Phản ứng: x 3x 2x lít
Sau phản ứng: 2-x 7,5-3x 2x lít
Tổng thể tích các chất sau phản ứng là: 2 – x + 7,5 – 3x + 2x = 9,5 – 2x (lít)
Theo đề: Sau phản ứng, thu được 8,2 lít hỗn hợp khí
Suy ra: 9,5 – 2x = 8,2 x = 0,65 (lít) = 20,65 = 1,3 (lít)
b) Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo N2.
Hiệu suất phản ứng
Câu 5. Hỗn hợp khí A gồm N2 và H2 (có tỉ lệ mol 1:3). Đun nóng A một thời gian trong bình kín, thu được hỗn hợp B có tỉ khối dA/B = 0,925. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3.
Câu 5. Hướng dẫn:
Đặt số mol của N2 và H2 lần lượt là 1 và 3 mol
dA/B = 0,925 (g/mol)
Theo ĐL BTKL: mhỗn hợp trước = mhỗn hợp sau nA = nB = 3,7 mol
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 1 3 0 lít
Phản ứng: x 3x 2x lít
Sau phản ứng: 1-x 3-3x 2x lít
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 1 – x + 3 – 3x + 2x = 4 – 2x
4 – 2x = 3,7 x = 0,15
Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo N2 hoặc H2.
Hiệu suất phản ứng
Câu 6. Hỗn hợp X gồm N2 và H2 có khối lượng mol trung bình là 12,4. Dẫn X đi qua bình đựng bột Fe rồi nung nóng thì thu được hỗn hợp Y. Biết rằng hiệu suất tổng hợp NH3 đạt 40%. Tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp Y.
Câu 6. Hướng dẫn:
Theo đề: tỉ khối của hỗn hợp N2 và H2 ban đầu đối với hydrogen là 3,6
= 12,4 (g/mol)
Đặt = 2 mol = 3 mol
Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo H2.
Do H = 40% nên số mol H2 phản ứng là 3 40% = 1,2 mol
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 2 3 0
Phản ứng: 0,4 1,2 0,8
Sau phản ứng: 1,6 1,8 0,8
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 1,6 + 1,8 + 0,8 = 4,2 mol
Câu 7. Hỗn hợp A gồm 3 khí NH3, N2, H2. Dẫn hỗn hợp A vào bình có nhiệt độ cao. Sau phản ứng phân hủy NH3 (coi như hoàn toàn) thu được hỗn hợp khí B có thể tích tăng 25% so với A. Dẫn B đi qua ống đựng CuO nung nóng sau đó loại nước thì chỉ còn một chất khí có thể tích giảm 75% so với B. Tính phần trăm thể tích của các khí NH3, N2, H2 trong A.
Câu 7. Hướng dẫn:
Gọi thể tích hỗn hợp A là V lít = 1,25V (lít)
Dẫn B đi qua ống đựng CuO nung nóng sau đó loại nước thì chỉ còn một chất khí có thể tích giảm 75% so với B Thể tích chất khí còn lại lúc sau (N2) là: 25%1,25V = 0,3125V
N2 + 3H2 2NH3
Ta thấy, cứ 2mol NH3 phân huỷ hoàn toàn thì số mol hỗn hợp tăng lên 2 mol. Mà độ tăng thể tích của B so với A là 0,25V
= 0,25V sinh ra = = 0,125V
ban đầu = 0,3125V – 0,125V = 0,1875V ban đầu = 18,75%
ban đầu = V – 0,25V – 0,1875V = 0,5625Vban đầu = 56,25%
%= 100% - 18,75% - 56,25% = 25%
Câu 8. Điều chế NH3 từ hỗn hợp gồm N2 và H2 (tỉ lệ mol 1 : 3). Tỉ khối hỗn hợp trước so với hỗn hợp sau phản ứng là 0,6. Tính hiệu suất phản ứng.
Câu 8. Hướng dẫn:
Đặt = 1 mol = 3 mol trước = (g/mol)
Theo đề: Tỉ khối hỗn hợp trước so với hỗn hợp sau phản ứng là 0,6 sau = (g/mol)
Theo ĐL BTKL: mtrước = msau (1+3)8,5 = nsau nsau = 2,4 mol
N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 1 3 0 lít
Phản ứng: x 3x 2x lít
Sau phản ứng: 1-x 3-3x 2x lít
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 1 – x + 3 – 3x + 2x = 4 – 2x
4 – 2x = 2,4 x = 0,8
Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo H2 hoặc N2.
Hiệu suất phản ứng
Câu 9. Phân urea được điều chế bằng cách cho khí CO2 tác dụng với NH3 ở nhiệt độ và áp suất cao, theo PTHH: CO2 + 2NH3 → CO(NH2)2 + H2O
Tính thể tích CO2 và NH3 (đkc) để sản suất 2,5 tấn urea, biết H phản ứng là 75%
Câu 9. Hướng dẫn: CO2 + 2NH3 → CO(NH2)2 + H2O
mol
Theo PTHH: (lý thuyết) = = mol; (lý thuyết)= mol
Do H = 75% nên (thực tế) = (lít)
(thực tế) = (lít)
Câu 10. Hỗn hợp khí X gồm 1 mol nitrogen và 2 mol hydrogen. Nung nóng hỗn hợp X có xúc tác, phản ứng xảy ra theo sơ đổ sau: N2 + H2 ---> NH3; thu được hỗn hợp khí Y gồm N2, H2 và NH3 trong đó số mol NH3 là 0,6 mol.
a) Cân bằng PTHH của phản ứng trên.
b) Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp ammonium.
c) Tính tổng số mol các chất trong hỗn hợp Y.
Câu 10. Hướng dẫn:
a) N2 + 3H2 2NH3
b) Ta có: Hiệu suất phản ứng tính theo H2.
Theo PTHH: p.ư = = 0,6 = 0,9 mol
Hiệu suất phản ứng
c) N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 1 2 0 mol
Phản ứng: 0,3 0,9 0,6 mol
Sau phản ứng: 0,7 1,1 0,6 mol
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 0,7 + 1,1 + 0,6 = 2,4 (mol)
Dạng 3. BÀI TOÁN VỀ ACID NITRIC
PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Kim loại / oxide phản ứng với nitric acid
Kim loại/ Oxide + HNO3 Muối + H2O + Sản phẩm khử.
Đặc điểm:
- Phản ứng xảy ra với tất cả các kim loại (trừ Au, Pt).
- Muối sinh ra có hoá trị cao nhất (đối với kim loại nhiều hoá trị)
- Sản phẩm khử có thể có một hoặc hỗn hợp sản phẩm (NO, N2O, NO2, N2, NH4NO3)
- Kim loại Al, Fe bị thụ động trong dung dịch HNO3 đặc, nguội.
Lưu ý: Nếu tạo ra hỗn hợp khí, thiết lập biểu thức tính M trung bình của hỗn hợp từ đó rút ra tỉ lệ số mol (hay tỉ lệ thể tích) giữa các khí sản phẩm.
VÍ DỤ MINH HOẠ
Ví dụ 1 : Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 9,916 lít (đkc) và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Tính thành phần phần trăm theo thể tích của NO, NO2 và m.
Hướng dẫn:
Gọi số mol của NO2, NO lần lượt là x, y.
nhỗn hợp khí = 9,916 : 24,79 = 0,4 (mol) x + y = 0,4 (I)
46x + 30y = 16,8 (II)
Từ (I) và (II) x = 0,3 ; y = 0,1
Trong cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất thì tỷ lệ về thể tích chính là tỷ lệ về số mol.
; = 25%
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Theo PTHH: mol
Ví dụ 2: 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 12,395 lít khí NO2 duy nhất (đkc). Tính nồng độ % các chất có trong dung dịch A?
Hướng dẫn:
Gọi số mol Fe và Cu lần lượt là x, y mol (x, y >0) 56x + 64y = 12 (*)
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
x → 6x x → 3x mol
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
y → 4y y → 2y mol
(**)
Từ (*) và (**) ta có hệ PT:
Theo PTHH:
mdd sau p.ư = mKL + - = 12 + 100 – 0,5v46 = 89 gam
;
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp A gồm Fe3O4 và FeS2 trong 63 gam dung dịch HNO3, thu được 1,7353 lít NO2 (đkc). Dung dịch thu được cho tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 2M, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thu được 9,76 gam chất rắn X. Tính nồng độ % của dung dịch HNO3?
Hướng dẫn:
Gọi số mol của Fe3O4, FeS2 lần lượt là x, y (mol)
Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
x → 10x → x mol
FeS2 + 18HNO3 → 15NO2 + Fe(NO3)3 + 7H2O + 2H2SO4
y → 18y → 15y mol
Chất rắn X là Fe2O3
Áp dụng ĐL BTNT Fe: = 0,061 2 = 0,122 mol
(*)
Theo PTHH: (**)
Từ (*) và (**) giải được x = 0,04; y = 0,002
Khi cho A tác dụng với HNO3 thu được dung dịch chứa Fe(NO3)3, H2SO4 và có thể HNO3 dư.
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O
Fe(NO3)3 + 3NaOH 3NaNO3 + Fe(OH)3
Áp dụng BTNT Na:
Mà: = 0,004 mol
 = 0,04 – 0,004 . 2 = 0,032 (mol)
Áp dụng ĐL BTNT N : = 0,032 + 0,07 = 0,102 (mol)
Câu 2. Cho m (g) hỗn hợp Fe và Cu tác dụng hết với 100 ml dung dịch HNO3 2,4 M có nung nóng thu được dung dịch A và một khí màu nâu đỏ. Cô cạn dung dịch A thu được 10,48 g hỗn hợp 2 muối khan.
a) Tính m (g)?
b) Cho 2 muối trong dung dịch A tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH. Tính nồng độ mol/l của dung dịch NaOH cần dùng cho phản ứng?
Hướng dẫn:
Gọi số mol Fe và Cu lần lượt là x, y mol (x, y >0) 56x + 64y = 12 (*)
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
x → 6x x → 3x mol
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
y → 4y y → 2y mol
Ta có: = 0,12,4 = 0,24 mol 6x + 4y = 0,24 (1)
mmuối = 10,48 gam 242x + 188y = 10,48 (2)
Từ (1), (2) giải được x = 0,02; y = 0,03
m = 0,0256 + 0,0364 = 3,04 gam
Fe(NO3)3  + 3NaOH 3NaNO3 + Fe(OH)3
Cu(NO3)2  + 2NaOH 2NaNO3 + Cu(OH)2
Theo PTHH: = 30,02 + 20,03 = 0,12 mol
Câu 3. Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO3 thì thu được 9,916 lít (đkc) hỗn hợp khí A (gồm NO và N2O) có tỉ khối dA/H2 = 16,75. Tính m?
Hướng dẫn:
Gọi số mol của N2O, NO lần lượt là x, y.
nhỗn hợp khí = 9,916 : 24,79 = 0,4 (mol) x + y = 0,4 (I)
44x + 30y = 13,4(II)
Từ (I) và (II) x = 0,1 ; y = 0,3
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O ↑ + 15H2O
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Theo PTHH: mol
Câu 4: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,1 mol Al và 0,2 mol Zn bằng 500 ml dd HNO3 vừa đủ, thu được dd A và không thấy khí thoát ra. Cô cạn dd A thu m gam muối. Tính giá trị của m.
Hướng dẫn:
Sản phẩm khử là NH4NO3 
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
0,1 0,1 0,0375 mol
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
0,2 0,2 0,05 mol
mmuối = = 66,1 gam
Câu 5: Hòa tan hoàn toàn hh X gồm 8,1 gam Al và 29,25 gam Zn bằng dd HNO3 12,6% (vừa đủ) thu được V lít N2O (đkc, khí duy nhất) và dd Y chứa 154,95 gam muối tan. Tính khối lượng mỗi muối trong dung dịch Y.
Hướng dẫn:
Theo BTNT Al, Zn: mol = 63,9 gam
mol = 85,05 gam
Ta có: = 63,9 + 85,05 = 148,95 gam < mmuối = 154,95 gam
Sản phẩm khử ngoài N2O còn có NH4NO3.
= 154,95 – 148,95 = 6 gam
Câu 6. Cho 25,2 gam Fe tác dụng với HNO3 loãng, đun nóng thu được khí NO là sản phẩm khử duy nhất và một dung dịch Z, còn lại 1,4 gam kim loại không tan. Tính khối lượng muối trong dung dịch Z.
Hướng dẫn:
Do sau phản ứng vẫn còn kim loại nên sau phản ứng chỉ thu được muối Fe(NO3)2.
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
x x mol
Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
x/2 x 3x/2 mol
Theo đề: p.ư = 25,2 – 1,4 = 23,8 gam = 0,425 mol
= 0,425 mol = 76,5 gam
Câu 7. Nung m gam bột sắt trong oxygen, thu được 46,4 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư, thoát ra 9,916 lít (đkc) NO (sản phẩm khử duy nhất) và dd Y chứa m1 gam muối nitrate.
a) Tính giá trị của m, m1 ?
b) Số mol của HNO3 đã phản ứng là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Hỗn hợp chất rắn X có thể gồm: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4.
Quy đổi hỗn hợp X thành: 56x + 160y = 46,4 (1)
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 +  3H2O
Theo PTHH: mol x = 0,4 (2)
Từ (1), (2) giải được x = 0,4; y = 0,15 mol
Theo BTNT (Fe): bđ = = 0,7 mol m = 39,2 gam
= = 0,7 mol = 169,4 gam = m1
Theo BTNT (N): = 30,7 + 0,4 = 2,5 mol
Câu 8. Nung m bột Cu trong oxygen, sau 1 thời gian thu được 29,6 gam hỗn hợp chất rắn X gồm (Cu, CuO, Cu2O). Hòa tan hỗn hợp X trong HNO3 đặc, nóng vừa đủ thu được 7,437 lít khí NO2 (đkc, sản phẩm khử duy nhất) và dd Y. Tính giá trị của m.
Hướng dẫn:
Quy đổi hỗn hợp X thành: 64x + 80y = 29,6 (1)
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 +  H2O
Theo PTHH: mol x = 0,15 (2)
Từ (1), (2) giải được x = 0,15; y = 0,25 mol
Theo BTNT (Cu): bđ = = 0,4 mol m = 25,6 gam
Câu 9. Cho 30 gam hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư được 6,1975 lít khí NO (đkc, sp khử duy nhất) và dung dịch Y. Tính số mol của HNO3 đã phản ứng.
Hướng dẫn:
Quy đổi hỗn hợp X thành: 56x + 160y = 30 (1)
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 +  3H2O
Theo PTHH: mol x = 0,25 (2)
Từ (1), (2) giải được x = 0,25; y = 0,1 mol
Theo PTHH: = 40,25 + 60,1 = 1,6 mol
Câu 10. Hoà tan hết 18,8 gam hỗn hợp Fe; FeO; Fe3O4; Fe2O3 trong dung dịch HNO3 đặc nóng dư được 3,7185 lít khí NO2 (đkc, sản phẩm khử duy nhất) và dd Y. Cô cạn dung dịch Y được m gam muối. Tính giá trị của m.
Hướng dẫn:
Quy đổi hỗn hợp thành: 56x + 160y = 18,8 (1)
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 +  3H2O
Theo PTHH: mol x = 0,05 (2)
Từ (1), (2) giải được x = 0,05; y = 0,1 mol
Theo BTNT (Fe): bđ = = 0,25 mol
= = 0,25 mol = 60,5 gam = m
Dạng 4. NHIỆT PHÂN MUỐI NITRATE
KIẾN THỨC CẦN NHỚ
- Các muối nitrate của KL hoạt động mạnh (trước Mg) bị phân hủy tạo ra muối nitrite và O2.
2NaNO3  2NaNO2 + O2
2KNO3  2KNO2 + O2
- Muối nitrate của các KL từ Mg đến Cu bị phân hủy tạo ra oxit của kim loại tương ứng, NO2 và O2.
2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2
4Al(NO3)3 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
4Fe(NO3)2 2Fe2O3 + 8NO2 + O2
4Fe(NO3)3 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
- Muối của những kim loại kém hoạt động (sau Cu) bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 và O2
2AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2
Hg(NO3)2 Hg + 2NO2 + O2
*Một số phản ứng đặc biệt:
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
Các lưu ý khi giải bài tập về phản ứng nhiệt phân muối nitrate:
- Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng khí đã sinh ra.
- Khí sinh ra sau phản ứng thường được dẫn qua nước. Khi đó có phương trình phản ứng:
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
VÍ DỤ MINH HOẠ
Ví dụ. Nung nóng 66,2 gam Pb(NO3)2 thu được 55,4 gam chất rắn.
a) Tính hiệu suất của phản ứng phân hủy.
b) Tính thể tích các khí thoát ra (đkc) và tỷ khối của hỗn hợp khí so với không khí.
Hướng dẫn: Đặt số mol Pb(NO3)2 phản ứng là x mol (x > 0)
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
x                                     2x        x/2 mol
Khối lượng chất rắn giảm sau phản ứng chính là khối lượng của NO2 và O2
= 66,2 – 55,4 462x + 320,5x = 10,8 x = 0,1 mol
a) p.ư = 0,1331 = 33,1 gam
Hiệu suất phản ứng
b) Thể tích khí thoát ra: V = (0,12 + 0,1/2) 24,79 = 6,1975 lít
khí = (g/mol)
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Khi nhiệt phân hoàn toàn muối nitrate của kim loại hóa trị I thu được 32,4 gam kim loại và 11,1555 lít khí (đkc). Xác định công thức và tính khối lượng muối ban đầu.
Hướng dẫn:
Gọi kim loại cần tìm là R ⇒ muối nitrate là: RNO3
RNO3 → R + NO2 + 1/2 O2
x              x        x        x/2
nkhí = x + = = 0,45 ⇒ x = 0,3 = 108 ⇒ R là Ag
mcr = = 0,3 170 = 51 gam
Câu 2. Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y. Tính nồng độ mol của dung dịch Y.
Hướng dẫn:
Đặt số mol Cu(NO3)2 phản ứng là x mol (x > 0)
2Cu(NO3)2  → 2CuO + 4NO2 + O2
x                                      2x        x/2 mol
Khối lượng chất rắn giảm sau phản ứng chính là khối lượng của NO2 và O2
= 6,58 – 4,96 462x + 320,5x = 1,62 x = 0,015 mol
= 0,03 mol; = 0,0075 mol
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
Ta có: NO2 và O2 phản ứng hết
Theo PTHH: = = 0,03 mol
Câu 3. Phân huỷ hoàn toàn 18,8g muối nitrate của một kim loại hoá trị II, thu được 8g oxide của kim loại đó. Xác định tên kim loại.
Hướng dẫn:
Gọi kim loại cần tìm là R ⇒ muối nitrate là: R(NO3)2
2R(NO3)2  → 2RO + 4NO2 + O2
x                                  2x        x/2 mol
Theo ĐL BTKL: mkhí = 18,8 – 8 = 10,8 gam
462x + 32 = 10,8 ⇒ x = 0,1 ⇒ = 64 R là Cu
Câu 4. Đem nung một khối lượng Cu(NO3)2 sau một thời gian dừng lại, làm nguội, rồi cân thấy khối lượng giảm 0,54g. Tính khối lượng muối Cu(NO3)2 đã bị nhiệt phân.
Hướng dẫn:
Đặt số mol Cu(NO3)2 phản ứng là x mol (x > 0)
2Cu(NO3)2  → 2CuO + 4NO2 + O2
x                                      2x        x/2 mol
Khối lượng chất rắn giảm sau phản ứng chính là khối lượng của NO2 và O2
= 0,54 462x + 320,5x = 0,54 x = 0,005 mol
Khối lượng muối Cu(NO3)2 đã bị nhiệt phân: = 0,005188 = 0,94 gam
Câu 6. Nhiệt phân hoàn toàn 4,7 gam muối nitrate của kim loại M thu được 2 gam chất rắn. Xấc định công thức của muối.
Hướng dẫn:
Công thức muối nitrate là M(NO3)n
4M(NO3)n  → 2M2On + 4nNO2 + nO2
Đặt = x mol. Theo PTHH: = 4x mol
Theo ĐL BTKL: mkhí = 4,7 – 2 = 2,7 gam
464x + 32x = 2,7 ⇒ x = 0,0125 mol
⇒ = 32n M là Cu. Công thức muối là Cu(NO3)2.
Câu 7. Cho m gam hỗn hợp gồm (Al, Mg, Cu) phản ứng với 200 ml dung dịch HNO3 1M. Sau phản ứng thu được (m + 6,2) gam muối khan gồm 3 muối. Nung muối này tới khối luợng không đổi. Hỏi khối luợng chất rắn thu được là bao nhiêu gam?
Hướng dẫn:
4Al(NO3)3  → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
2Cu(NO3)2  → 2CuO + 4NO2 + O2

onthicaptoc.com Chuyen de 15 Nitrogen Phosphorus