Giải bài tập SGK hóa học lớp 11, Bài 9. Axit nitric và muối nitrat

Bài 1 (trang 45 SGK Hóa 11): Viết công thức electron và công thức cấu tạo của axit nitric. Cho biết nguyên tố nitơ có hoá trị và số oxi hoá bằng bao nhiêu?

Lời giải:

– Công thức electron:

– Công thức cấu tạo:

– Nguyên tố nitơ có hoá trị 4 và số oxi hoá +5

Bài 2 (trang 45 SGK Hóa 11): Lập các phương trình hoá học:

Lời giải:

Bài 3 (trang 45 SGK Hóa 11): Hãy chỉ ra những tính chất hoá học chung và khác biệt giữa axit nitric và axit sunfuaric. Viết các phương trình hoá học để minh hoạ?

Lời giải:

– Những tính chất khác biệt:

+ Với axit H2SO4 loãng có tính axit, còn H2SO4 đặc mới có tính oxi hoá mạnh, còn axit HNO3 dù là axit đặc hay loãng đề có tính oxi hoá mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử.

+ H2SO4 loãng không tác dụng được với các kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học như axit HNO3.

   Fe + H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2↑

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

– Những tính chất chung:

∗ Với axit H2SO4 loãng và HNO3 đều có tính axit mạnh

+ Thí dụ:

Đổi màu chất chỉ thị: Quỳ tím chuyển thành màu hồng

Tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử (các nguyên tố có số oxi hoá cao nhất):

 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3+ 6H2O

   Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

   2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑

   H2SO4 + Na2SO3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑

∗ Với axit H2SO4(đặc) và axit HNO3 đều có tính oxi hoá mạnh

+ Thí dụ:

Tác dụng được với hầu hết các kim loại (kể cả kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học) và đưa kim loại lên số oxi hoá cao nhất.

    Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

    Cu + 2H2SO4(đặc) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Tác dụng với một số phi kim (đưa phi kim lên số oxi hoá cao nhất)

    C + 2H2SO4(đặc) → CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

    S + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO↑

Tác dụng với hợp chất( có tính khử)

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

    2FeO + 4H2SO4(đặc) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O

Cả hai axit khi làm đặc nguội đều làm Fe và Al bị thụ động hoá (có thể dùng bình làm bằng nhôm và sắt để đựng axit nitric và axit sunfuaric đặc)

Bài 4 (trang 45 SGK Hóa 11): a. Trong các phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân sắt (III) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?

A. 5

B. 7

C. 9

D. 21

b. Trong phương trình hoá học của phản ứng nhiệt phân thuỷ ngân (II) nitrat, tổng các hệ số bằng bao nhiêu?

A. 5

B. 7

C. 9

D. 21

Lời giải:

Lưu ý: Phản ứng nhiệt phân muối nitrat

– Các muối nitrat của kim loại hoạt động mạnh (K, Na…) bị phân hủy tạo muối nitrit và O2

– Các muối nitrat của kim loại Mg, Zn, Fe, Cu, Pb…. Bị phân hủy tạo oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2

– Muối nitrat của Ag, Au, Hg… bị phân hủy tạo thành kim loại tương ứng, NO2 và O2

Bài 5 (trang 45 SGK Hóa 11): Viết phương trình hóa học của phản ứng thực hiện dãy chuyển hóa sau:

Lời giải:

(1) 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

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

Hoặc CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

(3) Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaNO3

(4) Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O

(5) 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2↑ + O2↑

(6) CuO + H2 –to→ Cu + H2O

(7) Cu + Cl2 –to→ CuCl2

Bài 6 (trang 45 SGK Hóa 11): Khi hoà tan 30,0g hỗn hợp đồng và đồng (II) oxit trong 1,5 lít dung dịch axit nitric 1,00M (loãng) thấy thoát ra 6,72 lit nitơ monooxit (đktc). Xác định hàm lượng phần trăm của đồng (II) oxit trong hỗn hợp, nồng độ mol của đồng (II) nitrat và axit nitric trong dung dịch sau phản ứng, biết rằng thể tích các dung dịch không thay đổi.

Lời giải:

nHNO3 = 1,5. 1,00 = 1,50 (mol)

nNO = 6,72/22,4 = 0,3(mol)

PTHH: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1)

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O (2)

Theo pt(1) nCu = 3/2. nNO = 3/2. 0,3 = 0,45 mol

Gọi nCuO = x mol

Ta có: mhỗn hợp = mCu + mCuO = 0,45. 64 + 80x = 30,00

⇒ x = 0,015 ⇒ nCuO = 0,015 mol ⇒ mCuO = 0,015. 80 = 1,2 g

(Hoặc mCuO = 30 – 0,45. 64 = 1,2g)

%CuO= (1,2/30). 100% = 4%

Theo pt(1) nCu(NO3)2 = nCu = 0,45 mol

Theo pt(2) nCu(NO3)2 = nCuO = 0,015 mol

⇒ Tổng nCu(NO3)2 = 0,45 + 0,015 = 0,465(mol)

CMCu(NO3)2 = 0,465/1,5 = 0,31(M)

Theo pt (1) nHNO3 = 4. nNO = 4. 0,3 = 1,2 mol

Theo pt (2) nHNO3 = 2. nCuO= 2. 0,015 = 0,03 mol

nH2O (dư)= 1,5 – 1,2 – 0,03 = 0,27(mol)

CM HNO3 = 0,27/1,5 = 0,18(M)

Bài 7 (trang 45 SGK Hóa 11): Để điều chế được 5,000 tấn axit nitric nồng độ 60,0% cần dùng bao nhiêu tấn amoniac? Biết rằng sự hao hụt amoniac trong quá trình sản xuất là 3,8%.

Lời giải:

Khối lượng HNO3 nguyên chất là: (5.60)/100 = 3 tấn

Sơ đồ phản ứng điều chế HNO3 từ NH3