Trả lời nhanh
NaNO3 ra NaNO2 khi bị nhiệt phân: 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2↑ (nhiệt độ cao). Natri đứng đầu dãy hoạt động hoá học (trước Mg) nên muối nitrat của nó chỉ bị phân huỷ đến muối nitrit và giải phóng khí oxi, không tạo ra oxit kim loại hay khí NO2.
Phương trình nhiệt phân NaNO3
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2↑ (điều kiện: đun nóng ở nhiệt độ cao)
- Chất tham gia: natri nitrat NaNO3, chất rắn màu trắng, nóng chảy ở khoảng 308 °C.
- Sản phẩm: natri nitrit NaNO2 (rắn, trắng hoặc hơi vàng nhạt) và khí oxi O2.
- Hiện tượng: muối nóng chảy, có bọt khí không màu thoát ra. Que đóm còn tàn đỏ đưa vào miệng ống nghiệm sẽ bùng cháy vì có O2.
- Loại phản ứng: phản ứng phân huỷ, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
Vì sao cân bằng được như vậy?
Trong NaNO3, nitơ có số oxi hoá +5, oxi là −2. Sau phản ứng, nitơ trong NaNO2 có số oxi hoá +3, còn oxi trong O2 là 0.
- Quá trình khử: N+5 + 2e → N+3
- Quá trình oxi hoá: 2O−2 → O2 + 4e
Để số electron cho bằng số electron nhận, nhân quá trình khử với 2: có 2 nguyên tử N bị khử và 1 phân tử O2 được tạo ra. Vậy hệ số là 2NaNO3 → 2NaNO2 + 1O2. Kiểm tra nguyên tử O: vế trái 2×3 = 6; vế phải 2×2 + 2 = 6. Cân bằng đúng.
Mẹo: đếm O thật kỹ. Nhiều bạn viết 2NaNO3 → 2NaNO2 + 2O (thiếu hoặc sai dạng O2) nên bị sai.
Quy tắc nhiệt phân muối nitrat cần nhớ
Sản phẩm nhiệt phân phụ thuộc vị trí của kim loại trong dãy hoạt động hoá học.
| Kim loại trong muối | Sản phẩm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Trước Mg (K, Na, Ca, Ba…) | Muối nitrit + O2 | 2KNO3 → 2KNO2 + O2 |
| Từ Mg đến Cu | Oxit kim loại + NO2 + O2 | 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 |
| Sau Cu (Ag, Hg…) | Kim loại + NO2 + O2 | 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2 |
Vì Na thuộc nhóm đầu, NaNO3 cho NaNO2 và O2. Đây là lý do đề bài thường hỏi “NaNO3 ra NaNO2” hoặc “KNO3 ra KNO2“.
Những lỗi thường gặp
- Nhầm với muối của kim loại trung bình: viết NaNO3 → Na2O + NO2 + O2 là sai. Na2O không được tạo ra ở đây.
- Quên điều kiện nhiệt độ: NaNO3 bền ở nhiệt độ thường, chỉ phân huỷ khi nung nóng mạnh.
- Quên khí thoát ra là O2: khí không màu, không phải khí nâu đỏ NO2. Chỉ khi muối của kim loại từ Mg trở đi nhiệt phân mới thấy khí nâu đỏ.
- Nhầm với NH4NO3: muối này nhiệt phân khác hẳn, tạo N2O và H2O (khoảng 200 °C): NH4NO3 → N2O + 2H2O.
Bài tập vận dụng
Bài 1
Nhiệt phân hoàn toàn 17 gam NaNO3. Tính thể tích O2 (đktc) và khối lượng chất rắn thu được. (Ví dụ tự đặt; M NaNO3 = 85, M NaNO2 = 69.)
Giải: n(NaNO3) = 17 : 85 = 0,2 mol. Theo phương trình, n(NaNO2) = 0,2 mol và n(O2) = 0,1 mol.
- V(O2) = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
- m(NaNO2) = 0,2 × 69 = 13,8 gam. Kiểm tra: 17 − 0,1×32 = 13,8 gam ✓.
Bài 2
Nung 25,5 gam NaNO3 một thời gian thì khối lượng chất rắn giảm 2,4 gam. Tính hiệu suất phản ứng và thành phần chất rắn còn lại.
Giải: Khối lượng giảm chính là khối lượng O2 bay ra: n(O2) = 2,4 : 32 = 0,075 mol, nên n(NaNO3) đã phản ứng = 0,15 mol. Ban đầu có 25,5 : 85 = 0,3 mol.
- Hiệu suất = 0,15 : 0,3 × 100% = 50%.
- Chất rắn: NaNO3 dư 0,15 mol (12,75 g) và NaNO2 0,15 mol (10,35 g); tổng 23,1 gam = 25,5 − 2,4 ✓.
Bài 3 (tự luyện)
Muối nào sau đây khi nhiệt phân thu được khí nâu đỏ: NaNO3, KNO3, Cu(NO3)2, Ca(NO3)2?
Đáp án: chỉ Cu(NO3)2, vì Cu nằm trong nhóm từ Mg đến Cu nên tạo CuO, NO2 (nâu đỏ) và O2. Ba muối còn lại chỉ cho nitrit và O2.
Ghi chú: NaNO2 có thể quay lại thành NaNO3
NaNO2 có tính khử khá rõ. Ví dụ, nó làm mất màu tím của dung dịch KMnO4 trong môi trường axit:
5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
Dung dịch mất màu tím hồng. Đây là cách nhận ra nitrit trong bài tập, nhưng không nằm trong yêu cầu của phản ứng nhiệt phân ở trên.
Câu hỏi thường gặp
NaNO3 nhiệt phân tạo ra những chất nào?
Tạo natri nitrit NaNO2 và khí oxi O2 theo phương trình 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2 (nhiệt độ cao).
Vì sao NaNO3 nhiệt phân không tạo NO2?
Natri là kim loại hoạt động mạnh, đứng trước Mg. Muối nitrat của nhóm này chỉ phân huỷ đến nitrit và O2. NO2 chỉ xuất hiện khi nhiệt phân muối nitrat của kim loại từ Mg trở về sau.
Làm sao nhận biết khí thoát ra khi nhiệt phân NaNO3?
Khí là O2, không màu. Que đóm còn tàn đỏ đưa vào miệng ống nghiệm sẽ bùng cháy.
Phản ứng NaNO3 ra NaNO2 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Có. N đổi từ +5 xuống +3 (bị khử), O đổi từ −2 lên 0 (bị oxi hoá). Đây là phản ứng oxi hoá – khử nội phân tử.