Với tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 11 Axit nitric và muối nitrat hay, chi tiết cùng với 16 câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học lớp 11.

Hóa học 11 Bài 9: Axit nitric và muối nitrat

A. Lý thuyết Axit nitric và muối nitrat

I. Cấu tạo phân tử:

    CTPT: HNO₃ 

II. Tính chất vật lý

    - Là chất lỏng không màu, D = 1,53g/cm³.

    - Bốc khói mạnh trong không khí ẩm.

    - Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần.

4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

    - Axit nitric tan vô hạn trong nước.

III. Tính chất hóa học

1. Tính axit

    Là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch:

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

    - Dung dịch axit HNO₃ có đầy đủ tính chất của môt dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn.

2. Tính oxi hóa

    Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO₃ đều bị oxi hóa về trạng thái oxi hóa cao nhất.

    - Với kim loại: HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ vàng (Au) và platin(Pt))

    * Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...

    Ví dụ:

Cu + 4HNO₃(đ) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃(l) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

    * Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, ...

    - HNO₃ đặc bị khử đến NO₂.

    Ví dụ:

Mg + 4HNO₃(đ) → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

    - HNO₃ loãng bị khử đến N₂O hoặc N₂.

8Al + 30HNO₃(l) → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

    - HNO₃ rất loãng bị khử đến NH₃(NH₄NO₃).

4Zn + 10HNO₃ (rất loãng) → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

    * Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc nguội.

    - Với phi kim:

    Khi đun nóng HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).

S + 6HNO₃(đ) → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

    - Với hợp chất:

    - H₂S, HI, SO₂, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO₃ nguyên tố bị oxi hoá trong hợp chất chuyển lên mức oxi hoá cao hơn.

    Ví dụ:

3FeO + 10HNO₃(đ) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

3H₂S + 2HNO₃(đ) → 3S + 2NO + 4H₂O

    - Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

IV. Ứng dụng

    - Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH₄NO₃, …

    - Ngoài ra sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm, …

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm

    Axit HNO₃ được điều chế bằng cách cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng:

    - Điện phân các muối nitrat của kim loại đứng sau H⁺ của nước (sau Al).

2. Trong công nghiệp

    Được điều chế từ NH₃ qua các giai đoạn:

NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃

    GĐ 1: oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí ở nhiệt độ 850 − 900^oC, có mặt chất xúc tác là platin:

    GĐ 2: Oxi hóa NO thành NO₂. Hỗn hợp chứa NO được làm nguội và cho hóa hợp với oxi không khí tạo thành khí nitơ đioxit:

2NO + O₂ → 2NO₂

    GĐ 3: Chuyển hóa NO₂ thành HNO₃. Cho hỗn hợp nitơ đioxit vừa tạo thành và oxi tác dụng với nước, sẽ thu được dung dịch axit nitric:

4NO₂ + 2H₂O + O₂ → 4HNO₃

    Dung dịch HNO₃ thu được thường có nồng độ từ 52% đến 68%. Để có axit nitric với nồng độ cao hơn 68%, người ta chưng cất dung dịch HNO₃ này với H₂SO₄ đậm đặc trong các thiết bị đặc biệt.

B. Muối nitrat

I. Tính chất vật lý

    - Dễ tan trong nước, là chất điện ly mạnh trong dung dịch phân ly hoàn toàn thành các ion.

Ca(NO₃)₂ → Ca²⁺ + 2NO₃^-

    - Ion NO₃^- không màu, màu của 1 số muối nitrat là do màu của cation kim loại.

II. Tính chất hóa học

    Các muối nitrat của kim loại kiềm và kiềm thổ có môi trường trung tính, muối của kim loại khác có môi trường axit (pH < 7).

    a. Nhiệt phân muối Nitrat

    Muối nitrat của các kim loại hoạt động (trước Mg):

    Muối nitrat của kim loại từ Mg → Cu:

    Muối của những kim loại kém hoạt động (sau Cu):

    b. Ion NO₃^- trong H⁺(axit):

NO₃^- + 4H⁺ + 3e → NO + 2H₂O

Ví dụ: 3Cu + 2NO₃^- + 8H⁺ → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺ → 3Fe³⁺ + NO↑ + 2H₂O

    c. Ion NO₃^- trong OH^-(kiềm): OXH được các kim loại lưỡng tính:

8Al + 3NO₃^- + 5OH^- + 2H₂O → 8AlO₂^- + 3NH₃↑

    d. Nhận biết ion nitrat (NO₃^-)

    Trong môi trường axit, ion NO₃^- thể hiện tính oxi hóa giống như HNO₃. Do đó thuốc thử dùng để nhận biết ion NO₃^- là hỗn hợp vụn đồng và dung dịch H₂SO₄ loãng, đun nóng.

    Hiện tượng: dung dịch có màu xanh, khí không màu hóa nâu đỏ trong không khí.

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ (dd màu xanh) + 2NO↑ + 4H₂O

2NO + O₂ (không khí) → 2NO₂ (màu nâu đỏ)

III. Ứng dụng

    - Các muối nitrat được sử dụng chủ yếu làm phân bón hóa học (phân đạm) trong nông nghiệp như NH₄NO₃, NaNO₃, KNO₃, Ca(NO₃)₂.

    - KNO₃ còn được sử dụng để chế thuốc nổ đen.

C. Chu trình của Nitơ trong tự nhiên

    Nguyên tố nitơ rất cần cho sự sống trên Trái Đất. Trong tự nhiên luôn luôn diễn ra các quá trình chuyển hóa nitơ từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tuần hoàn khép kín.

B. Trắc nghiệm Axit nitric và muối nitrat

Bài 1: Hòa tan 23,2 gam hỗn hợp X gồm Fe₃O₄ và CuO có cùng khối lượng vào dung dịch HNO₃ vừa đủ chứa 0,77 mol HNO₃ thu được bằng dung dịch Y và khí Z gồm NO và NO₂. Khối lượng mol trung bình của Z bằng

A. 42.   B. 38.   C. 40,667.   D. 35,333.

Đáp án: C

m_Fe3O₄ = m_CuO = 11,6 gam ⇒ n_Fe3O₄ = 0,05 mol; n_CuO = 0,145 mol

n_NO = x mol; n_NO2 = y mol

Bảo toàn e ta có: n_Fe3O₄ = 3x + y = 0,05 (1)

Bảo toàn nguyên tố N: n_HNO3 = 3n_Fe(NO3)₃ + 2 n_Cu(NO3)₂ + n_NO + n_NO2

0,77 = 3.0,15 + 2.0,145 + x + y ⇒ x + y = 0,03 mol (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,01 mol; y = 0,02 mol

Bài 2: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm 0,2 mol Mg và 0,03 mol MgO trong V lít dung dịch HNO₃ 0,5M vừa đủ thu được dung dịch Y và 0,896 lít (đktc) khi N₂O duy nhất. Giá trị của V và tổng khối lượng muối thu được trong Y lần lượt là

A. 1,12 và 34,04 gam.    B. 4,48 và 42,04 gam.

C. 1,12 và 34,84 gam.    D. 2,24 và 34,04 gam.

Đáp án: C

n_N2O = 0,04 mol

MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + NH4NO₃ + 3H₂O

n_HNO3 = 0,06 + 0,4 + 0,1 = 0,56 mol

V = 1,12l

m_muối = 0,23.148 + 0,01.80 = 34,84 (gam)

Bài 3: Hòa tan m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe(OH)₂,FeCO₃, Fe₃O₄ (trong đó Fe₃O₄ chiếm 1/4 tổng số mol hỗn hợp) tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng dư thu được 15,68 lít hỗn hợp khí X gồm NO và CO₂ (đktc) có tỉ kh so với H₂ là 18 và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được (m + 280,80) gam muối khan. Giá trị của m là

A. 148,80.   B. 173,60.   C. 154,80.   D. 43,20.

Đáp án: C

n_NO + n_CO2 = 0,7 mol.

Gọi x, y là số mol của NO và CO₂, ta có:

30x + 44y = 18.2.0,7

x + y = 0,7

⇒ x = 0,4 mol; y = 0,3 mol

Coi Fe₃O₄ là một hỗn hợp FeO.Fe₂O₃, ta có:

Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Theo bảo toàn electron ⇒ tổng số mol trong hỗn hợp chất rắn là 1,2 mol

n_Fe3O₄ 0,3 mol, n_Fe²⁺ trong dung dịch Y = 1,2 + 0,3.2 = 1,8 (mol)

⇒ m + 280,8 = 1,8.242 ⇒ m = 154,8 gam

Bài 4: Nung nóng AgNO₃ được chất rắn X và khí Y. Dẫn khí Y vào cốc nước được dung dịch Z. Cho toàn bộ X vào Z thấy X tan một phần và thoát ra khí NO duy nhất. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thành phần phần trăm khối lượng của X không tan trong Z là

A. 20%.   B. 25%.   C. 30%.   D. 40%.

Đáp án: B

2AgNO₃ (x) -^toC→ 2Ag (x) + 2NO₂ (x mol) + O₂

dd Z: HNO₃ x mol

3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

Ag dư = x – 3/4x = 1/4x

⇒ %m_{không tan} = 25%

Bài 5: Cho 30,6 gam hỗn hợp Cu, Fe, Zn tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng dư thu được dung dịch chứa 92,6 gam muối khan ( không chứa muối amoni ). Nung hỗn hợp muối đến khối lượng không đổi, thu được m gam rắn. Giá trị của m là

A. 38,6.   B. 46,6.   C. 84,6.   D. 76,6.

Đáp án: A

m_NO3^- = 92,6 – 30,6 = 62 gam

⇒ n_NO3^- = 1 mol

Bảo toàn điện tích ta có: n_O^2- = 1/2. n_NO3^- = 0,5 mol

⇒ m = m_KL + m_O^2- = 30,6 + 0,5.16 = 38,6 gam

Bài 6: Nhận định nào sau đây là sai ?

A. HNO₃ phản ứng với tất cả bazơ.

B. HNO₃ (loãng, đặc, nóng) phản ứng với hầu hết kim loại trừ Au, Pt.

C. Tất cả các muối amoni khi nhiệt phân đều tạo khí amoniac.

D. Hỗn hợp muối nitrat và hợp chất hữu cơ nóng chảy có thể bốc cháy.

Đáp án: C

Bài 7: Có các mệnh đề sau :

(1) Các muối nitrat đều tan trong nước và đều là chất điện li mạnh.

(2) Ion NO có tính oxi hóa trong môi trường axit.

(3) Khi nhiệt phâm muối nitrat rắn ta đều thu được khí NO₂

(4) Hầu hết muối nitrat đều bền nhiệt.

Trong các mệnh đè trên, những mệnh đề đúng là

A. (1) và (3).   B. (2) và (4).   C. (2) và (3).   D. (1) và (2).

Đáp án: D

Bài 8: Để điều chế 5 lít dung dịch HNO₃ 21% (D = 1,2g/ml) bằng phương pháp oxi hóa NH₃ với hiệu suất toàn quá trình là 80%, thể tích khí NH₃ (đktc) tối thiểu cần dùng là

A. 336 lít.   B. 560 lít.   C. 672 lít.   D. 448 lít.

Đáp án: B

n_NH3 = n_HNO3 = 21%. 5. 10³. 1,2 : 63 = 20 mol

H = 80% ⇒ V_NH3 = 20. 22,4 : 80% = 560l

Bài 9: Cho 11,6 gam muối FeCO₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ được hỗn hợp khí CO₂, NO và dung dịch X. Khi thêm dung dịch HCl (dư) vào dung dịch X, thì dung dịch thu được hòa tan tối đa bao nhiêu bột đồng kim loại, biết rằng có khí NO bay ra?

A. 14,4 gam.   B. 7,2 gam.   C. 16 gam.   D. 32 gam.

Đáp án: D

n_FeCO3 = 0,1 mol ⇒ Fe(NO₃)₃ = 0,1 mol ⇒ n_NO3^- = 0,3 mol

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

n_Cu = 3/2. n_NO3^- = 0,45 mol

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

n_Cu = 1/2. n_Fe³⁺ = 0,05

⇒ ∑n_Cu = 0,5 ⇒ m_Cu = 32 gam

Bài 10: Chia 20 gam hỗn hợp gồm Mg, Al, Zn thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần một trong O₂ dư thu được 21 gam hỗn hợp oxit. Phần hai hòa tan trong dung dịch HNO₃ đặc, nóng dư thu được V (lít) NO₂ (sản phẩm khử duy nhất, (đktc)). Giá trị của V là

A. 44,8.   B. 89,6.   C. 22.4.   D. 30,8.

Đáp án: D

m_KL + m_O2 = m_oxit

⇒ m_O2 = 21 - 10 = 11g

⇒ n_O2 = 0,34375 mol

n_{e (O2})nhận = n_e kim loại nhường = n_{e (N}⁺⁵) nhận

O₂ + 4e → 2O^2-

N⁵⁺ + 1e → N⁺⁴

V = 1,375.22,4 = 30,8 (lít)

Bài 11:Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế HNO₃ từ

A. NH₃ và O₂   B. NaNO₂ và H₂SO₄ đặc.

C. NaNO₃ và H₂SO₄ đặc.   D. NaNO₂ và HCl đặc.

Đáp án: C

Bài 12: Trong các phản ứng sau, phản ứng nào HNO₃ không đóng vai trò chất oxi hóa ?

A. ZnS + HNO₃(đặc nóng)   B. Fe₂O₃ + HNO₃(đặc nóng)

C. FeSO₄ + HNO₃(loãng)    D. Cu + HNO₃(đặc nóng)

Đáp án: B

Bài 13: Chỉ sử dụng dung dịch HNO₃ loãng, có thể nhận biết được bao nhiêu chất rắn riêng biệt sau : MgCO₃, Fe₃O₄, CuO, Al₂O₃ ?

A. 1.   B. 2.    C. 3.    D. 4.

Đáp án: D

Bài 14: HNO₃ phản ứng với tất cả các chất trong nhóm nào sau đây ?

A. NH₃, Al₂O₃, Cu₂S, BaSO₄.

B. Cu(OH)₂, BaCO₃, Au, Fe₂O₃.

C. CuS,Pt, SO₂, Ag.

D. Fe(NO₃)₂, S, NH₄HCO₃, Mg(OH)₂.

Đáp án: D

Bài 15: Khi nhiệt phân, nhóm các muối nitrat cho sản phẩm kim loại, khí NO₂, O₂ là

A. Cu(NO₃)₂ , Pb(NO₃)₂.   B. Ca(NO₃)₂ , Hg(NO₃)₂, AgNO₃.

C. Zn(NO₃)₂, AgNO₃, LiNO₃.   D. Hg(NO₃)₂ , AgNO₃.

Đáp án: D

Bài 16: Nhiệt phân hoàn toàn Fe(NO₃)₂ trong không khí thu được sản phẩm gồm

A. FeO, NO₂, O₂.   B. Fe₂O₃, NO₂.

C. Fe, NO₂, O₂.   D. Fe₂O₃, NO₂ , O₂.

Đáp án: D