NaNO3 + H2SO4 đặc → HNO3 + NaHSO4: phương trình

Trả lời nhanh

Phương trình: NaNO₃(r) + H₂SO₄(đặc) → HNO₃ + NaHSO₄, điều kiện đun nóng nhẹ. Đây là phản ứng trao đổi, không đổi số oxi hoá. Phản ứng xảy ra được vì H₂SO₄ đặc khó bay hơi, còn HNO₃ dễ bay hơi nên thoát khỏi hỗn hợp, kéo phản ứng đi theo chiều tạo axit nitric.

Phương trình phản ứng

NaNO₃(tinh thể) + H₂SO₄(đặc) →(t°) HNO₃↑ + NaHSO₄

Phương trình đã cân bằng với hệ số 1 : 1 : 1 : 1. Muốn kiểm tra nhanh, em đếm nguyên tử Na, N, S đều bằng 1 ở hai vế. H có 2 ở mỗi vế, còn O có 7 ở mỗi vế.

Điều kiện và hiện tượng

Chất tham gia: NaNO₃ phải ở dạng tinh thể khô, H₂SO₄ phải là axit đặc (khoảng 98%).
Điều kiện: đun nóng nhẹ. Nhiệt độ vừa phải sẽ cho muối NaHSO₄.
Hiện tượng: có hơi HNO₃ không màu bay ra. Hơi này bốc khói trắng trong không khí ẩm và ngưng tụ thành chất lỏng ở bình thu lạnh.
Nếu đun quá mạnh: một phần HNO₃ bị phân huỷ nên xuất hiện khí NO₂ màu nâu đỏ. Phương trình: 4HNO₃ →(t°) 4NO₂ + O₂ + 2H₂O.

Vì sao phản ứng xảy ra được?

Nhiều em thắc mắc: H₂SO₄ và HNO₃ đều là axit mạnh, sao axit này lại đẩy được axit kia? Câu trả lời nằm ở nhiệt độ sôi.

Axit	Tính chất liên quan
H₂SO₄ đặc	Nhiệt độ sôi rất cao (khoảng 338 °C), khó bay hơi
HNO₃	Nhiệt độ sôi thấp (khoảng 83 °C), dễ bay hơi

Khi đun nóng, HNO₃ tạo thành bay ra khỏi hỗn hợp liên tục. Nồng độ sản phẩm giảm làm cân bằng dịch chuyển về phía tạo HNO₃. Quy tắc nhớ: axit khó bay hơi đẩy axit dễ bay hơi ra khỏi muối. Cùng quy tắc này còn có NaCl(r) + H₂SO₄(đặc) → NaHSO₄ + HCl↑.

Đây là phản ứng loại nào?

Là phản ứng trao đổi ion. Na (+1), N (+5), S (+6) đều giữ nguyên số oxi hoá.
H₂SO₄ đặc ở đây chỉ thể hiện tính axit và tính khó bay hơi, không thể hiện tính oxi hoá.
Vì dùng chất rắn và axit đặc nên không viết được phương trình ion thu gọn theo cách quen thuộc.

Ứng dụng: điều chế HNO₃ trong phòng thí nghiệm

Cho vài thìa NaNO₃ (hoặc KNO₃) tinh thể vào bình cầu, rót H₂SO₄ đặc vào, đun nhẹ. Hơi HNO₃ dẫn qua ống sinh hàn rồi ngưng tụ vào bình thu đặt trong nước đá. Có ba lưu ý quan trọng:

Dụng cụ phải khô, vì nước làm loãng axit đặc và hơi HNO₃ tan vào nước.
Không đun mạnh quá, nếu không HNO₃ sẽ phân huỷ thành NO₂.
Làm trong tủ hút hoặc nơi thoáng, mang kính và găng tay vì cả hai axit đều ăn mòn.

Với KNO₃, phản ứng tương tự: KNO₃(r) + H₂SO₄(đặc) →(t°) HNO₃ + KHSO₄.

Khi đun ở nhiệt độ cao hơn

Nếu NaNO₃ dùng dư và nhiệt độ cao, NaHSO₄ có thể phản ứng tiếp với NaNO₃. Phương trình tổng cộng là:

2NaNO₃(r) + H₂SO₄(đặc) →(t° cao) Na₂SO₄ + 2HNO₃↑

Ở chương trình phổ thông, bài tập thường cho dạng tạo NaHSO₄ (tỉ lệ mol 1 : 1). Em cần đọc kĩ đề xem đề nói tạo muối nào.

Lỗi sai thường gặp

Viết H₂SO₄ loãng hoặc NaNO₃ dung dịch. Khi đó các ion chỉ cùng tồn tại trong dung dịch, không có phản ứng.
Nhầm đây là phản ứng oxi hoá – khử rồi thêm sản phẩm SO₂, NO₂ khi chưa đun mạnh.
Viết sản phẩm là Na₂SO₄ với hệ số 1 : 1 mà không điều chỉnh hệ số cho đúng (phải là 2NaNO₃).
Quên mũi tên ↑ cho HNO₃, trong khi đây chính là lý do phản ứng xảy ra.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 8,5 g NaNO₃ tác dụng với lượng dư H₂SO₄ đặc, đun nóng, tạo NaHSO₄. Tính khối lượng HNO₃ thu được nếu hiệu suất 80%.

Giải: n(NaNO₃) = 8,5 : 85 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(HNO₃) lí thuyết = 0,1 mol, tức 0,1 × 63 = 6,3 g. Với hiệu suất 80%: 6,3 × 0,8 = 5,04 g.

Bài 2. Cần bao nhiêu gam H₂SO₄ nguyên chất để phản ứng vừa đủ với 0,2 mol NaNO₃ theo phương trình tạo Na₂SO₄?

Giải: 2NaNO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HNO₃. n(H₂SO₄) = 0,2 : 2 = 0,1 mol, khối lượng = 0,1 × 98 = 9,8 g.

Bài 3. Vì sao không dùng dung dịch HCl đặc thay cho H₂SO₄ đặc để điều chế HNO₃ từ NaNO₃?

Gợi ý: HCl cũng bay hơi mạnh, thu được hỗn hợp lẫn HCl và còn bị HNO₃ oxi hoá tạo Cl₂. Cần axit khó bay hơi như H₂SO₄ đặc.

Câu hỏi thường gặp

NaNO3 tác dụng với H2SO4 đặc tạo sản phẩm gì?

Tạo axit nitric HNO3 và muối natri hiđrosunfat NaHSO4 khi đun nhẹ: NaNO3 + H2SO4 → HNO3 + NaHSO4. Ở nhiệt độ cao hơn với NaNO3 dư có thể tạo Na2SO4.

Vì sao axit mạnh H2SO4 lại đẩy được axit mạnh HNO3?

Vì H2SO4 đặc khó bay hơi (sôi khoảng 338 °C) còn HNO3 dễ bay hơi (sôi khoảng 83 °C). HNO3 thoát khỏi hỗn hợp nên phản ứng tiếp tục xảy ra.

Phản ứng NaNO3 + H2SO4 đặc có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Không. Số oxi hoá của Na, N, S, O, H không thay đổi, đây là phản ứng trao đổi.

Dùng dung dịch NaNO3 và H2SO4 loãng có điều chế được HNO3 không?

Không. Trong dung dịch loãng các ion cùng tồn tại, không tạo kết tủa hay khí nên không có phản ứng. Cần NaNO3 rắn, H2SO4 đặc và đun nóng.