Gia sư Hà Nội » Thư viện học

Bài Tập Kinh Điển Về AXIT NITRIC

Một số bài toán hóa học các em thường gặp nếu như dùng cách bình thường rất khó và mất thời gian để giải quyết. Gia sư hà nội, xin giới thiệu đến các em một số công thức để giải nhanh một số lớp bài tập nhất định. Tin rằng bài viết này sẽ giúp các em tự tin hơn trong học tập và thi cử.

Axit Nitric

A. MỘT SỐ CHÚ Ý

I. Tính oxi hóa của HNO3

HNO3 thể hiện tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử như: Kim loại, phi kim, các hợp chất Fe(II), hợp chất S2-, I-, . . . Thông thường:

+ Nếu axit đặc, nóng tạo ra sản phẩm NO2

+ Nếu axit loãng, thường cho ra NO. Nếu chất khử có tính khử mạnh, nồng độ axit và nhiệt độ thích hợp có thể cho ra N2O, N2, NH4NO3.

* Chú ý:

1. Một số kim loại (Fe, Al, Cr, . . .) không tan trong axit HNO3  đặc, nguội do bị thụ động hóa.

2. Trong một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản phẩm khác: NH4NO3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu ne cho > ne nhận để tạo khí) hoặc dựa theo dữ kiện đề bài (chẳng hạn cho dung dịch NaOH vào dung dịch sau phản ứng thấy có khí thoát ra) hoặc các hợp chất khí của Nitơ dựa vào tỉ khối hơi của hỗn hợp đã cho.

3. Khi axit HNO3 tác bazơ, oxit bazơ không có tính khử chỉ xảy ra phản ứng trung hòa.

4. Với kim loại có nhiều hóa trị (như Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị 3 của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối.

    5. Các chất khử phản ứng với muối NO3- trong môi trường axit tương tự phản ứng với HNO3. Ta cần quan tâm bản chất phản ứng là phương trình ion.

 

II. Nguyên tắc giải bài tập: Dùng định luật bảo toàn e.

M  →  Mn+   +   ne

N+5 +  (5 – x)e   → Nx

 

Þ  ne nhường   =  ne nhận

 

* Đặc biệt

+ Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử của N thì ne nhường   =  Sne nhận

+ Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng Sne nhường   = ne nhận

- Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích (tổng điện tích dương = tổng điện tích âm)định luật bảo toàn nguyên tố

- Có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình.

M  ->  Mn+   +  ne

4H+  +  NO3-  + 3e  -> NO  +  2H2O

+ Đặc biệt trong trường hợp kim loại tác dụng với axit HNO3 ta có:

nHNO3 (pư) =  2nNO2 =  4nNO  =  10nN2O  =  12nN2  =  10nNH4NO3

nNO3-(trong muối) =  nNO2 =  3nNO  =  8nN2O  =  10nN2 =  8nNH4NO3

    Nếu hỗn hợp gồm cả kim loại và oxit kim loại phản ứng với HNO3 (và giả sử tạo ra khí NO) thì:

             nHNO3 (pư)  =  4nNO  +  2nO (trong oxit KL) 

III. Một số Ví dụ

VD1. Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO3 được dung dịch Y và 2,24 lit khí NO (đktc).     Y tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 2 M được kết tủa R. Sau khi nung R đến khối lượng không đổi thu được 20 g chất rắn.

a. Tính khối lượng Cu ban đầu.

b. Tính khối lượng các chất trong Y và nồng độ % của dung dịch HNO3 đã dùng

Giải:

nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol; nNaOH = 0,3.0,2 = 0,06 mol

a. Khi cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thu được kết tủa R chỉ chứa Cu(OH)2. Chất rắn thu được khi nung là CuO  Þ  nCuO =  20/80 = 0,25 mol  Þ  = nCuO = 0,25 mol.

Theo định luật bảo toàn nguyên tố:

nCu (ban đầu) = nCu (trong CuO) = 0,25 mol Þ mCu = 0,25.64 = 16 g

b. Trong X, n= = 0,25 mol Þ m= 188.0,25 = 47 g

Cu   ->     Cu2+     +       2e

0,25 mol        0,5 mol

Mà:      +  3e    ®

0,3 mol    0,1 mol

Vậy chứng tỏ phản ứng của Cu và HNO3 phải tạo ra NH4NO3.

ne (Cu nhường)   =  Sne nhận = 0,5 mol  Þ ne nhận= 0,5 – 0,3 = 0,2 mol

+    8e    ®

0,2 mol     0,025 mol

Þ  n = 0,025 mol  Þ m= 80.0,025 = 2 g

Theo định luật bảo toàn nguyên tố:

n = nN (trong) + nN (trong NO) + nN (trong)

= 2n + nNO  +  2n= 0,65 mol

  (Nếu sử dụng công thức tính nhanh ở trên ta có: n = 4.nNO + 10.n= 4.0,1 + 10.0,25 = 0,65 mol)

Þ m= 63.0,65 = 40,95 g Þ C% = = 5,12%

VD2. Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất. Khối lượng (g) của Al và Fe trong hỗn hợp đầu là:

A. 5,4 và 5,6.                           B. 5,6 và 5,4.                           C. 4,4 và 6,6.                           D. 4,6 và 6,4.

Giải:

nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol

+  3e    ®

0,9 mol    0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu

Ta có:  27x + 56y = 11          (1)

Al       ®      Al+3     +     3e

x mol                              3x mol

Fe       ®      Fe+3     +     3e

y mol                              3y mol

Theo định luật bảo toàn e: ne (KL nhường)   =  ne  (N nhận) = 0,9 mol

hay:   3x + 3y = 0,9      (2)

Từ (1) và (2) ta có  Þ ®  Đáp án A.

VD3: Cho a mol Cu tác dụng hết với 120 ml dung dịch A gồm HNO3 1 M, H2SO4 0,5 M thu được V lit NO ở đktc

            a. Tính V ( biện luận theo a)

b. Nếu Cu dư hoặc vừa đủ thì lượng muối thu được là bao nhiêu?

Giải:

a. n= 0,12.1 = 0,12 mol; n= 0,12.0,5 = 0,06 mol

Þ n= 0,12 + 2.0,06 = 0,24 mol; n= 0,12 mol

Ta có ptpư:         3Cu    +    8H+   +   2NO3-   ®    3Cu+2   +   2NO   +   4H2O

Có thể xảy ra các trường hợp

+ Cu hết, H+ và NO3-

nNO = nCu = a (mol)  Þ V = 22,4. a = 14,93 (lit)

+ Cu đủ hoặc dư, H+ hết (NO3- luôn dư so với H+ !)

nNO =  n = 0,06 mol Þ V = 22,4.0,06 = 13,44 (lit)

b. Khi Cu hết hoặc dư

n= .n = 0,09 Þ  m= 188.0,09 = 16,92 (g)

 

B. Một số dạng bài toán quen thuộc và cách giải nhanh

    1) Cho hỗn hợp gồm Fe và các oxit của Fe tác dụng với HNO3 hoặc hỗn hợp gồm S và các hợp chất chứa S của Fe (hoặc của Cu) tác dụng với HNO3

2) Cho hỗn hợp oxit sắt có tính khử và Cu (hoặc Fe) tác dụng với dung dịch HNO3

² Phương pháp giải:Dùng cách quy đổi.

² Nội dung của phương pháp: Với hỗn hợp nhiều chất ta có thể coi hỗn hợp tương đương với 1 số chất (thường là 2) hoặc có thể chỉ là 1 chất (chẳng hạn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có thể coi tương đương FeO và Fe2O3 còn nếu biết FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau có thể coi tương đương với duy nhất Fe3O4) hoặc quy đổi theo các nguyên tố thành phần tạo nên hỗn hợp.

VD1. Để m gam Fe ngoài không khí, sau một thời gian biến thành hỗn hợp H có khối lượng 12 gam gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Fe. Hòa tan hết H vào dung dịch HNO3 thu được 2,24 lít khí NO (đo ở đktc). Giá trị m gam là bao nhiêu?

Giải

nNO = 2,24/22,4 = 0,1 mol

Gọi x là số mol Fe; y là tổng số mol nguyên tử O của không khí tham gia phản ứng

Ta có:  mH = 56x + 16y = 12    (1)

Trong toàn bộ quá trình phản ứng: ne (Fe cho) = ne(O nhận) + ne (N nhận)

ó 3x  =  2y + 3.0,01         (2)

Từ (1) và (2) có được: x = 0,18; y = 0,12

Do đó: mFe = 56x = 10,08

˜ Chú ý:

    1. Ngoài cách quy đổi theo Fe và O như ở trên ta cũng có thể quy đổi hỗn hợp theo Fe và Fe2O3 hoặc Fe và FeO hoặc FeO và Fe2O3, . . .

* Lưu ý theo cách quy đổi các nghiệm tính được có thể là giá trị âm và ta vẫn sử dụng để tính toán bình thường.

Chẳng hạn, nếu quy đổi theo Fe và FeO ta có hệ:

(với x = nFe; y = nFeO)

Tìm được x = 0,06; y = 0,12 Þ nFe (ban đầu) = nFe + nFe (trong FeO) = 0,18 Þ mFe = 10,08 g

Còn nếu quy đổi theo FeO (x mol) và Fe2O3  (y mol) ta có:

Þ x = 0,3 ; y = -0,06

nFe (ban đầu) = nFe (trong FeO) + nFe (trong Fe2O3) = 0,18 Þ mFe = 10,08 g

2. Dùng công thức giải nhanh

Gọi x là số mol Fe ban đầu; a là tổng số mol electron mà N+5 của axit nhận vào; m’ là khối lượng hỗn hợp H

Áp dụng định luật bảo toàn e:     ne (Fe cho) = n(O nhận) + ne (axit nhận)

Mà: mO = mH – mFe = m’ – m

Þ 3x = 2. + a  Þ  x = 0,1(m’/8 + a) hay mFe = 5,6(m’/8 + a)

Nếu dùng Cu thì:  nCu = 0,1(m’/8 + a);   mCu = 6,4(m’/8 + a)

 

   3. Quy đổi gián tiếp

Giả sử trong quá trình thứ hai ta không dùng HNO3 mà thay bằng O2 để oxi hóa hoàn toàn hỗn hợp H thành Fe2O3 thì từ việc bảo toàn e:   nO (thêm) = 3/2nNO = 0,15 (mol)

Þ  moxit = 12 + 0,15.16 = 14,4  Þ nFe = 0,18 (mol)

Ngoài các cách giải trên bài toán còn rất nhiều cách giải khác!

 

VD2: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp H gồm: S, FeS, FeS2 trong HNO3 dư được 0,48 mol NO2 và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:

A. 17,545 gam                  B. 18,355 gam                                C. 15,145 gam             D. 2,4 gam

Giải

Gọi x, y lần lượt là tổng số mol Fe và S trong hỗn hợp (cũng có thể coi x, y là số mol Fe và S đã tham gia phản ứng với nhau tạo ra hỗn hợp trên)

Ta có:  56x + 32y = 3,76

Mặt khác:  ne (cho) = 3x + 6y = 0,48 = ne (nhận)    (vì hỗn hợp H bị oxi hóa tạo muối Fe3+ và H2SO4)

Từ đó có:  x = 0,03; y = 0,065

Khi thêm Ba(OH)2 dư kết tủa thu được có: Fe(OH)3 (0,03 mol) và BaSO4 (0,065 mol).

Sau khi nung chất rắn có: Fe2O3 (0,015 mol) và BaSO4 (0,065 mol).

             mchất rắn = 160.0,015 + 233.0,065 = 17,545 (gam)

VD3. Cho 61,2 gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 3,36 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và còn lại 2,4 gam kim loại. Cô cạn dung dịch Y, thu được m gam muối khan. Xác định giá trị của m?

Giải

nNO = 0,15 (mol)

Gọi a là số mol Cu trong X đã phản ứng. Gọi b là số mol Fe3O4 trong X

Ta có: 64a + 232b = 61,2 – 2,4

Các nguyên tố Cu, Fe, O trong hỗn hợp X khi phản ứng với HNO3 chuyển thành muối Cu2+, Fe2+ (vì dư kim loại), H2O do đó theo bảo toàn e:   2a + 2.3b – 2.4b = 3.0,15

Từ đó: a = 0,375; b = 0,15

Muối khan gồm có: Cu(NO3)2 (a = 0,375 mol) và Fe(NO3)2 (3b = 0,45 mol)

mmuối = 188.0,375 + 180.0,45 = 151,5 (gam)

 

****************   *****************   *******************

* Một số bài tập vận dụng

Câu 1. Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol bằng nhau. Hòa tan hết m gam hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO3 thì thu được hỗn hợp K gồm hai khí NO2 và NO có thể tích 1,12 lít (đktc) và tỉ khối hỗn hợp K so với hiđro bằng 19,8. Trị số của m là:

A. 20,88 gam                             B. 46,4 gam                               C. 23,2 gam                               D. 16,24 gam

Câu 2. Nung x gam Fe trong không khí, thu được 104,8 gam hỗn hợp rắn A gồm: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Hoà tan A trong dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch B và 12,096 lit hỗn hợp khí NO và NO2 (đktc) có tỉ khối đối với He là 10,167. Khối lượng x là:

A. 56 gam                                 B. 68,2 gam                               C. 84 gam                                 D. Tất cả đều sai

Câu 3. Đem nung hỗn hợp A gồm: x mol Fe và 0,15 mol Cu, trong không khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn hợp B, gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hòa tan hết lượng hỗn hợp B trên bằng dung dịch HNO3 đậm đặc, thì thu được 0,6 mol NO2. Trị số của x là:

A. 0,7 mol                                 B. 0,6 mol                                 C. 0,5 mol                                 D. 0,4 mol

Câu 4: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,344 lit khí NO (đktc), là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch X. Dung dịch X có thể hòa tan tối đa 12,88 gam Fe. Số mol HNO3 trong dung dịch đầu là:

A. 1,04                                 B. 0,64                                 C. 0,94                                 D. 0,88

Câu 5: Nung m gam bột Cu trong oxi thu được 37,6 gam hỗn hợp rắn X gồm Cu, CuO và Cu2O. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng (dư) thấy thoát ra 6,72 lít khí (ở đktc). Giá trị của m là:

A. 25,6 gam                              B. 32 gam                                 C. 19,2 gam                               D. 22,4 gam

Câu 6: Cho hỗn hợp gồm 6,96 gam Fe3O4 và 6,40 gam Cu vào 300 ml dung dịch HNO3 CM (mol/l). Sau khi các phản ứng kết thúc thu được dung dịch X và còn lại 1,60 gam Cu. Giá trị CM

A. 0,15.                                B. 1,20.                                C. 1,50.                                D. 0,12.

You can leave a response.