N2O5 + H2O → 2HNO3: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃. Đây là phản ứng hoá hợp của oxit axit với nước, xảy ra ngay ở nhiệt độ thường. N₂O₅ là anhiđrit của axit nitric nên khi tan trong nước nó tạo ra dung dịch HNO₃. Số oxi hoá của nitơ vẫn là +5 trước và sau phản ứng, nên đây không phải phản ứng oxi hoá – khử.

Phương trình hoá học N2O5 tác dụng với H2O

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

Điều kiện: nhiệt độ thường, không cần xúc tác.
Loại phản ứng: phản ứng hoá hợp, không đổi số oxi hoá.
Hiện tượng: tinh thể N₂O₅ màu trắng tan vào nước, toả nhiệt mạnh, thu được dung dịch không màu. Nhúng quỳ tím vào dung dịch thì quỳ chuyển sang đỏ.
Tỉ lệ mol: 1 mol N₂O₅ phản ứng với 1 mol H₂O, sinh ra 2 mol HNO₃.

Vì sao N2O5 + H2O lại ra HNO3?

N₂O₅ là oxit axit, ứng với axit HNO₃ (nitơ cùng hoá trị V). Ta có thể hình dung: lấy 2 phân tử HNO₃ rồi “rút” đi một phân tử nước thì được N₂O₅. Vì vậy thêm nước vào thì quay lại 2HNO₃.

Chất	Số oxi hoá của N
N₂O₅	+5
HNO₃	+5

Số oxi hoá không đổi, do đó không có chất khử hay chất oxi hoá. Đây là điểm khác với phản ứng của NO₂ với nước (N vừa tăng vừa giảm số oxi hoá).

Mẹo nhớ: oxit axit + nước → axit tương ứng, giống như CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ hay SO₃ + H₂O → H₂SO₄. Chỉ cần nhớ hoá trị của phi kim là biết axit.

Một số tính chất khác của N2O5

Tác dụng với bazơ: N₂O₅ + 2NaOH → 2NaNO₃ + H₂O.
Tác dụng với oxit bazơ: N₂O₅ + CaO → Ca(NO₃)₂.
Kém bền, dễ phân huỷ khi đun nóng: 2N₂O₅ → 4NO₂ + O₂ (khí NO₂ màu nâu đỏ). N₂O₅ cũng là chất oxi hoá mạnh.

Lưu ý: trong công nghiệp, HNO₃ không điều chế từ N₂O₅ vì chất này khó điều chế và không bền. Người ta đi từ NH₃ → NO → NO₂ rồi hấp thụ vào nước có oxi: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là HNO₂ (sai, nitơ +3 không đúng với N₂O₅). Sản phẩm phải là HNO₃.
Quên hệ số 2 trước HNO₃, làm số nguyên tử N không cân bằng (vế trái có 2 N).
Nhầm với NO₂ + H₂O (sinh thêm NO) hoặc coi đây là phản ứng oxi hoá – khử.

Bài tập vận dụng (có đáp án)

Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 10,8 g N₂O₅ vào nước, thêm nước để được 200 mL dung dịch. Tính nồng độ mol của HNO₃ và pH của dung dịch (coi HNO₃ phân li hoàn toàn).

Giải: M(N₂O₅) = 108 g/mol nên n = 10,8 : 108 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(HNO₃) = 2 × 0,1 = 0,2 mol. C_M = 0,2 : 0,2 = 1 M. Vì HNO₃ phân li hoàn toàn nên [H⁺] = 1 M, pH = 0.

Bài 2. Cho 21,6 g N₂O₅ vào 78,4 g nước. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được.

Giải: n(N₂O₅) = 21,6 : 108 = 0,2 mol, nên n(HNO₃) = 0,4 mol, tức m = 0,4 × 63 = 25,2 g. Khối lượng dung dịch = 21,6 + 78,4 = 100 g (nước dư, mọi chất đều tan). C% = 25,2%.

Bài 3. Cần bao nhiêu mL dung dịch NaOH 1 M để trung hoà hết dung dịch thu được ở Bài 1?

Giải: HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O. n(NaOH) = n(HNO₃) = 0,2 mol, V = 0,2 : 1 = 0,2 L = 200 mL.

Câu hỏi nhanh. Phản ứng N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃ thuộc loại nào? Đáp án: phản ứng hoá hợp, không phải oxi hoá – khử, vì số oxi hoá của N đều là +5.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài sau: NaClO + HCl → NaCl + Cl2 + H2O: Phương trình và cách cân bằng.

Câu hỏi thường gặp

N2O5 + H2O tạo ra chất gì?

Tạo ra axit nitric: N2O5 + H2O → 2HNO3. N2O5 là anhiđrit của axit nitric nên tan trong nước cho dung dịch axit mạnh.

N2O5 + H2O có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Không. Nitơ có số oxi hoá +5 ở cả N2O5 và HNO3, không có nguyên tố nào thay đổi số oxi hoá.

Hiện tượng khi cho N2O5 vào nước là gì?

Tinh thể N2O5 màu trắng tan dần, phản ứng toả nhiệt, tạo dung dịch không màu làm quỳ tím chuyển đỏ.

Có điều chế HNO3 công nghiệp từ N2O5 không?

Không. N2O5 kém bền, khó điều chế. Công nghiệp dùng quy trình oxi hoá NH3 thành NO, NO2 rồi hấp thụ NO2 vào nước có oxi.