Giải bài tập SGK Hóa 11 Nâng cao Bài 12: Axit nitric và muối nitrat

Viết công thức electron và công thức cấu tạo của axit nitric và cho biết nguyên tố có số oxi hóa là bao nhiêu?

Phương pháp giải

Dựa vào cấu hình e ngoài cùng của N, O và H, khả năng cho nhận e để viết công thức electron → Công thức cấu tạo

Hướng dẫn giải

Công thức electron:

Công thức cấu tạo:

HN⁺⁵O₃ số oxi hóa của N là +5

Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây:

a) Fe + HNO₃ (đặc,nóng) → NO₂ +⋯

b) Fe + HNO₃ (loãng) → NO +⋯

c) Ag + HNO₃ (đặc) → NO₂ +⋯

d) P + HNO₃ (đặc)→ NO₂ + H₃PO₄…

Phương pháp giải

Cần lưu ý một số ý sau đây

- HNO₃ đặc sản phẩm khử là NO₂ 

- HNO₃ loãng : 

+ Kim loại có tính khử TB, yếu (Fe, Cu, Ag,...) sản phẩm khử là NO. 

+ Kim loại có tính khử mạnh như (Mg, Al, Zn,…) sản phẩm khử là NO, N₂O, N₂ , NH₄NO₃ . 

- HNO₃ đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr 

Hướng dẫn giải

Câu a: Fe + 6HNO₃ (đặc,nóng) → 3NO₂ + Fe(NO₃ )₃ + 3H₂O

Câu b: Fe + 4HNO₃ (loãng)→ NO + Fe(NO₃ )₃ + H₂O

Câu c: Ag + 2HNO₃ (đặc)→ NO₂ + AgNO₃ + H₂O

Câu d: P + 5HNO₃ (đặc) → 5NO₂ + H₃PO₄ + H₂O

3. Giải bài 3 trang 55 SGK Hóa 11 nâng cao

Sơ đồ phản ứng sau đây cho thấy rõ vai trò của thiên nhiên và con người trong việc chuyển từ khí quyển vào trong đất, cung cấp nguồn phân đạm cho cây cối.

Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng trong sơ đồ chuyển hóa trên.

Phương pháp giải

X là O₂; Y là HNO₃; Z là CaCO₃; M là NH₃

Cần nắm vững các tính chất hóa học đặc trưng của các chất có trong sơ đồ

Hướng dẫn giải

X là O₂; Y là HNO₃; Z là CaCO₃; M là NH₃

N₂ + O₂ ⇔ 2NO  (đk: 3000^oC)

2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

N₂ + 3H₂ ⇔ 2NH₃  (đk: t^o, xt, p)

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O  (đk: 850^oC, Pt)

HNO₃ + NH₃ → NH₄NO₃

Hợp chất nào sau đây của nitơ không được tạo ra khi cho HNO₃ tác dụng với kim loại?

A. NO

B. NH₄NO₃

C. NO₂

D. N₂O₅

Phương pháp giải

Cần lưu ý một số ý sau đây

- HNO₃ đặc sản phẩm khử là NO₂ 

- HNO₃ loãng : 

+ Kim loại có tính khử TB, yếu (Fe, Cu, Ag,...) sản phẩm khử là NO. 

+ Kim loại có tính khử mạnh như (Mg, Al, Zn,…) sản phẩm khử là NO, N₂O, N₂ , NH₄NO₃ . 

- HNO₃ đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr 

Hướng dẫn giải

N₂O₅ không được tạo ra khi cho HNO₃ tác dụng với kim loại.

→ Đáp án cần chọn là D.

Tại sao khi điều chế axit nitric bốc khói phải sử dụng H₂SO₄ đặc và NaNO₃ ở dạng rắn?

Phương pháp giải

Nắm vững phương pháp điều chế HNO₃

NaNO₃ (rắn)  + H₂SO₄ (đặc) → NaHSO₄ + HNO₃

Hướng dẫn giải

Khi điều chế HNO₃ bốc khói (HNO₃ tinh khiết) phải sử dụng H₂SO₄ đặc và NaNO₃ ở dạng rắn vì: HNO₃ tan nhiều trong nước và tạo thành hỗn hợp đẳng phí (68% HNO₃)

NaNO₃ (rắn)  + H₂SO₄ (đặc) → NaHSO₄ + HNO₃

Phản ứng giữa HNO₃ và FeO tạo ra khí NO. tổng các hệ số trong phản ứng oxi hóa – khử này bằng?

A. 22

B. 20

C. 16

D. 12

Phương pháp giải

- Viết phương trình hóa học, cân bằng và tính tổng hệ số

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học trên được hoàn thành như sau:

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

Tổng các hệ số trong phản ứng oxi hóa – khử này bằng 22.

→ Vậy đáp án cần chọn là A.

Cho 13,5 gam nhôm tác dụng vừa đủ với 2,2 lít dung dịch HNO₃ phản ứng tạo ra muối nhôm và một hỗn hợp khí 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.

Phương pháp giải

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O  (1)

8Al + 10HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O  (2)

Đặt số mol Al tham gia phản ứng (1) và (2) lần lượt là x mol và y mol.

Ta có: x + y = 13,5 : 27 và \({{M_X}}  = \frac{{(30.x + \frac{{44.3y}}{8})}}{{x + \frac{{3y}}{8}}}\)

Hướng dẫn giải

Đặt số mol Al tham gia phản ứng (1) và (2) lần lượt là x mol và y mol.

x + y = 13,5 : 27  (*)

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O  (1)

x         4x                               x

8Al + 10HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O  (2)

y          15y/4                             3y/8

Hỗn hợp khí gồm NO x mol; N₂O (3y/8) mol

Theo đề Giải bài ta có: dX/H₂ = 19,2 

\( \to \overline {{M_X}}  = \frac{{(30.x + \frac{{44.3y}}{8})}}{{x + \frac{{3y}}{8}}}\)  (**)

Giải hệ (*) và (**) ta được: x = 0,1 và y = 0,4

Từ (1) và (2) → nHNO₃ = 4x + 15y/4 = 1,9 mol

Nồng độ mol/lit của dung dịch HNO₃ đã dùng: \({C_{{M_{HN{O_3}}}}} = \frac{{1,9}}{{2,2}} = 0,86M\)

Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam một sunfua kim loại công thức MS (kim loại M có các số oxi hóa +2 và +3 trong các hợp chất) trong lượng dư oxi. Chất rắn thu được sau phản ứng hòa tan trong một lượng vừa đủ dung dịch HNO₃ 37,8%. Nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch thu được là 41,7%.

a) Xác đinh công thức sunfua kim loại.

b) Tính khối lượng dung dịch HNO₃ đã dùng.

Phương pháp giải

4MS + 7O₂ → 2M₂O₃ + 4SO₂

M₂O₃ + 6HNO₃ → 2M(NO₃)₃ + 3H₂O

Từ PTHH → Khối lượng dung dịch HNO3 đã dùng 

→  Khối lượng muối thu được sau phản ứng

mct = mMNO₃ = 2(M + 186)  → M = ?

Fe₂O₃ + 6HNO₃ →  2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O    (2)

Từ (1) và (2) →  nHNO₃ = ?

→ Khối lượng dung dịch HNO₃ 37,8% đã dùng ?

Hướng dẫn giải

Câu a: Gọi khối lượng nguyên của M là M

4MS + 7O₂ → 2M₂O₃ + 4SO₂

M₂O₃ + 6HNO₃ → 2M(NO₃)₃ + 3H₂O

1               6                  2

Xét 1 mol M₂O₃

Khối lượng dung dịch HNO₃ đã dùng:

\({m_{HN{O_3}}} = \frac{{6.63.100}}{{37,8}} = 1000(g)\)

Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng:

m_dd = mM₂O₃ + mddHNO₃ = 1.(2M + 48) +1000 = (2M + 1048)  (g)

Khối lượng muối thu được sau phản ứng:

mct = mMNO₃ = 2(M + 186)  (g)

Theo đề Giải bài ta có: 

\(C\%  = {m_{ct}}.\frac{{1000}}{{{m_{dd}}}} \to 41,7 = \frac{{2(M + 186).100}}{{2M + 1048}}\)

→ M = 56 g/mol (Fe)

Câu b: 4FeS + 7O₂ → 2Fe₂O₃ + 4SO₂    (1)

0,05                    0,025

Fe₂O₃ + 6HNO₃ →  2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O    (2)

0,025        0,15

Từ (1) và (2) →  nHNO₃ = 0,15 mol

Khối lượng dung dịch HNO₃ 37,8% đã dùng là

\({m_{dd}} = \frac{{0,15.63.100}}{{37,8}} = 25(g)\)