Trả lời nhanh
Phương trình đúng là 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2↑ + O2↑ (điều kiện: nhiệt độ cao). Bạc nitrat là muối nitrat của kim loại đứng sau Cu trong dãy hoạt động, nên khi nhiệt phân tạo ra kim loại Ag, khí NO2 màu nâu đỏ và khí O2. Tỉ lệ mol AgNO3 : Ag : NO2 : O2 = 2 : 2 : 2 : 1.
Phương trình nhiệt phân AgNO3
2AgNO3 → (t°) 2Ag + 2NO2↑ + O2↑
- Điều kiện: đun nóng ở nhiệt độ cao (muối nóng chảy trước rồi mới bị phân huỷ).
- Hiện tượng: chất rắn màu trắng dần chuyển thành chất rắn màu xám bạc (Ag); có khí màu nâu đỏ thoát ra (NO2), đồng thời có khí không màu (O2) làm que đóm còn tàn đỏ bùng cháy.
- Loại phản ứng: phản ứng phân huỷ, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
Vì sao sản phẩm là Ag, NO2 và O2?
Quy luật nhiệt phân muối nitrat phụ thuộc vị trí kim loại trong dãy hoạt động hoá học:
| Kim loại của muối | Sản phẩm nhiệt phân | Ví dụ |
|---|---|---|
| Trước Mg (K, Na, Ca…) | Muối nitrit + O2 | 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2 |
| Từ Mg đến Cu | Oxit kim loại + NO2 + O2 | 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 |
| Sau Cu (Ag, Hg, Au…) | Kim loại + NO2 + O2 | 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2 |
Bạc là kim loại yếu, oxit Ag2O kém bền với nhiệt nên không giữ lại được; ion Ag+ bị khử thẳng thành Ag. Mẹo nhớ: “Sau Cu thì ra kim loại”.
Cân bằng phương trình bằng bảo toàn electron
- Ag+1 + 1e → Ag0 (chất oxi hoá)
- N+5 + 1e → N+4 (trong NO2, chất oxi hoá)
- 2O-2 → O20 + 4e (chất khử)
Mỗi phân tử AgNO3 nhận 2e (một ở Ag, một ở N); mỗi phân tử O2 tạo ra nhường 4e. Vậy cần 2 phân tử AgNO3 cho mỗi O2, tức hệ số 2 – 2 – 2 – 1. Kiểm tra O: vế trái 2×3 = 6; vế phải 2×2 + 2 = 6 ✓.
Ví dụ tính toán
Ví dụ (tự đặt): nhiệt phân hoàn toàn 3,4 g AgNO3 (M = 170). Tính khối lượng Ag và thể tích khí ở đktc.
- n(AgNO3) = 3,4 : 170 = 0,02 mol.
- n(Ag) = 0,02 mol → m = 0,02 × 108 = 2,16 g.
- n(NO2) = 0,02 mol; n(O2) = 0,01 mol → V khí = 0,03 × 22,4 = 0,672 lít.
Nếu dẫn hỗn hợp khí này vào nước: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3. Với 0,02 mol NO2 chỉ cần 0,005 mol O2, nên O2 dư 0,005 mol; thu được dung dịch HNO3 và một ít khí O2 thoát ra.
Những phản ứng khác cũng cho ra Ag từ AgNO3
Cụm “AgNO3 ra Ag” còn gặp trong nhiều phản ứng dung dịch khác:
- Kim loại mạnh hơn bạc đẩy bạc: Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓ (dung dịch dần chuyển xanh, có lớp bạc bám trên dây đồng).
- Với sắt: Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag↓; nếu AgNO3 còn dư: Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag↓.
- Điện phân dung dịch: 4AgNO3 + 2H2O → (điện phân) 4Ag + O2 + 4HNO3 (Ag bám ở catot, khí O2 thoát ra ở anot).
- Phản ứng tráng bạc: CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O → CH3COONH4 + 2Ag↓ + 2NH4NO3.
Chỉ phản ứng ở mục “nhiệt phân” mới sinh đồng thời NO2 và O2; đây là dấu hiệu để nhận biết khi đề cho “đun nóng AgNO3 rắn”.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Ag2O + NO2 + O2 — sai, vì Ag2O cũng bị phân huỷ ở nhiệt độ này.
- Nhầm với nhiệt phân muối của kim loại kiềm (chỉ ra nitrit và O2).
- Cân bằng thiếu O: quên rằng O2 có hệ số 1 khi NO2 có hệ số 2.
- Quên khí NO2 độc, phải làm thí nghiệm trong tủ hút hoặc có dung dịch kiềm hấp thụ.
Bài luyện tập
Bài 1. Nhiệt phân hoàn toàn 17 g AgNO3. Tính khối lượng chất rắn và thể tích khí (đktc).
Đáp án: n = 0,1 mol → m(Ag) = 10,8 g; khí gồm 0,1 mol NO2 + 0,05 mol O2 = 0,15 mol → 3,36 lít.
Bài 2. Ngâm lá đồng nặng 3,2 g trong dung dịch AgNO3 dư đến khi phản ứng xong. Tính khối lượng Ag sinh ra.
Đáp án: n(Cu) = 0,05 mol → n(Ag) = 0,1 mol → m = 10,8 g.
Bài 3. Vì sao khi nhiệt phân AgNO3 chất rắn thu được có màu xám bạc còn khí thoát ra có màu nâu đỏ?
Đáp án: chất rắn là Ag kim loại; màu nâu đỏ là của khí NO2.
Câu hỏi thường gặp
AgNO3 nhiệt phân ra những chất gì?
Nhiệt phân AgNO3 thu được bạc kim loại (Ag), khí nitơ đioxit (NO2) màu nâu đỏ và khí oxi (O2): 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2.
Vì sao nhiệt phân AgNO3 ra kim loại Ag mà không ra oxit?
Bạc đứng sau Cu trong dãy hoạt động hoá học, oxit của bạc kém bền nhiệt nên muối nitrat của nó phân huỷ thẳng ra kim loại, NO2 và O2.
Có cách nào khác để từ AgNO3 thu được Ag?
Có: cho kim loại mạnh hơn như Cu, Fe tác dụng với dung dịch AgNO3, điện phân dung dịch AgNO3, hoặc thực hiện phản ứng tráng bạc với anđehit, glucozơ.
Tỉ lệ mol NO2 và O2 khi nhiệt phân AgNO3 là bao nhiêu?
Tỉ lệ n(NO2) : n(O2) = 2 : 1, và n(Ag) bằng n(AgNO3) đã phân huỷ.