Lý thuyết về axit HNO3 và muối nitrat

AXIT NITRIC VÀ MUỐI NITRAT

I. AXIT NITRIC    

1. Tính chất vật lí

- Là chất lỏng, không màu, tan tốt trong nước (C < 65%).

- Trong điều kiện thường, dung dịch có màu hơi vàng do HNO₃ bị phân hủy chậm:

4HNO₃ → 4NO₂ + 2H₂O + O₂

→ phải đựng dung dịch HNO₃ trong bình tối màu.

2. Tính chất hóa học

a. HNO_­3­ là một axit mạnh

- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

- Tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H₂O:                 

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

- Tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H₂O:                        

2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

- Tác dụng với muối (trong muối kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối mới + axit mới:           

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO_­3­)₂ + CO₂ + H₂O

b. HNO₃ là chất oxi hóa mạnh

- Tác dụng với kim loại:

     + HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối nitrat + H₂­O và sản phẩm khử của N⁺⁵ (NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).

M + HNO₃ → M(NO₃)_n + H₂O + NO₂ (NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃)

     + Sản phẩm khử của N⁺⁵ là tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại và nồng độ của dung dịch axit. Thông thường thì dung dịch đặc → NO₂, dung dịch loãng → NO; dung dịch axit càng loãng, kim loại càng mạnh thì N bị khử xuống mức càng sâu.

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

8Na + 10HNO₃ → 8NaNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Chú ý: Nếu cho Fe hoặc hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với dung dịch HNO₃ mà sau phản ứng còn dư kim loại → trong dung dịch Fe thu được chỉ ở dạng muối Fe²⁺. HNO₃ đặc nguội thụ động với Al, Fe, Cr.

- Tác dụng với phi kim → NO₂ + H₂O + oxit của phi kim.

C + 4HNO₃ → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

S + 4HNO₃ → SO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

P + 5HNO₃ → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

- Tác dụng với các chất khử khác (oxit bazơ, bazơ và muối trong đó kim loại chưa có hóa trị cao nhất...).

4HNO₃ + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

4HNO₃ + FeCO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

3. Điều chế

- Trong công nghiệp: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (Pt, 850⁰C)

2NO + O₂ → 2NO₂

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

- Trong phòng thí nghiệm

H₂SO₄ đặc + NaNO₃ tinh thể → HNO₃ + NaHSO₄

4. Nhận biết

- Làm đỏ quỳ tím.

- Tác dụng với kim loại đứng sau H tạo khí nâu đỏ.

5. Ứng dụng

     Axit nitric là một trong những hóa chất cơ bản và quan trọng. Phần lớn axit này được dùng để sản xuất phân đạm. Ngoài ra nó còn được dùng để sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm...

II. MUỐI NITRAT

1. Khái niệm và công thức tổng quát

- Muối amoni là muối của axit nitric.

- Công thức tổng quát: M(NO₃)_n.

2. Tính chất vật lí

Tất cả các muối nitrat đều tan và là các chất điện li mạnh:            

M(NO₃)_n → Mⁿ⁺ + nNO₃^-

3. Tính chất hóa học

a. Muối nitrat có các tính chất hóa học chung của muối

- Tác dụng với axit → muối mới + axit mới                       

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HNO₃

- Tác dụng với ddịch bazơ → muối mới + bazơ mới          

Mg(NO₃)₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaNO₃

- Tác dụng với dung dịch muối → 2 muối mới                  

Mg(NO₃)₂ + Na₂CO₃ → MgCO₃ + 2NaNO₃

- Tác dụng với kim loại có tính khử mạnh hơn kim loại trong muối → muối mới + kim loại mới.

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

b. Muối nitrat dễ bị nhiệt phân

- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O₂

M(NO₃)_n → M(NO₂)_n + n/2O₂                       

ví dụ:  

NaNO₃ → NaNO₂ + 1/2O₂

- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO₂ + O₂

2M(NO₃)_n → M₂O_n + 2nNO₂ + n/2O₂              

ví dụ:  

2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂

- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO₂ + O₂

M(NO₃)_n → M + nNO₂ + n/2O₂                           

ví dụ:  

AgNO₃ → Ag + NO₂ + 1/2O₂

Chú ý: Một số muối nhiệt phân không theo quy luật trên như Fe(NO₃)₃, NH₄NO₃…

Nếu muối nitrat tồn tại trong môi trường axit thì cũng có tính oxi hóa mạnh như HNO₃.

3Cu + 8HCl + 2KNO₃ → 3CuCl₂ + 2KCl + 2NO + 4H₂O

4. Điều chế

     Cho HNO₃ phản ứng với kim loại, oxit kim loại, bazơ, muối bằng phản ứng trao đổi ion (muối trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) hoặc phản ứng oxi hóa khử (tạo muối kim loại có hóa trị cao).

5. Nhận biết

     Dùng dung dịch HCl và mẩu Cu cho vào dung dịch cần nhận biết, nếu Cu tan tạo thành dung dịch màu xanh và có khí màu nâu đỏ bay ra thì đó là muối nitrat.

Cu + 4H⁺ + 2NO₃^- →  Cu²⁺ + 2NO₂ + 2H₂O