Các dạng bài tập về axit nitric - Hoá học lớp 11

Các dạng bài tập về axit nitric

Với Các dạng bài tập về axit nitric Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập axit nitric từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 11.

1. Kim loại tác dụng axit nitric

Lý thuyết và Phương pháp giải

Kim loại tác dụng với dung dịch axit HNO₃ giải phóng hỗn hợp nhiều sản phẩm.

Bước 1: Nếu tạo ra hỗn hợp khí, thiết lập biểu thức tính M trung bình của hh từ đó rút ra tỉ lệ số mol (hay tỉ lệ thể tích) giữa các khí sản phẩm.

Bước 2: Viết phương trình cho nhận electron của các chất oxi hóa khử.

Bước 3: Sử dụng bảo toàn electron tìm số mol các chất chưa biết.

Bước 4: Tính toán theo yêu cầu bài toán.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho m (g) hỗn hợp Fe và Cu tác dụng hết với 100 ml dung dịch HNO₃ 2,4 M có nung nóng thu được dung dịch A và một khí màu nâu đỏ. Cô cạn dung dịch A thu được 10,48 g hỗn hợp 2 muối khan.

a. Tính m (g)?

b. Cho 2 muối trong dung dịch A tác dụng với 200 ml dung dịch NaOH. Tính nồng độ mol/l của dung dịch NaOH dùng cho phản ứng?

Hướng dẫn:

n_HNO3 = 0,1.2,4 = 0,24 mol;

2H⁺ + NO₃^- + e → NO₂ + H₂O

a. n_NO3^- tạo muối = 0,12 mol

m_muối = m + m_NO3^- = m + 0,12.62 ⇒ m = 10,48 – 7,44 = 3,04 gam

b. Ta có n_N⁺ = n_NO3^- tạo muối = 0,12 mol ⇒ C_M(NaOH) = 0,12/0,2 = 0,6 M

Bài 2: Hoà tan hoàn toàn m gam Al trong dung dịch HNO₃ thì thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí A (gồm NO và N₂O) có tỉ khối d_A/H2 = 16,75. Tính m?

Hướng dẫn:

N_{hh khí} = 8,96 /22,4 = 0,4 mol

n_NO/n_N2O = 3/1 ⇒ n_NO = 0,3 mol và n_N2O = 0,1mol

Các phương trình phản ứng:

Al -3e → Al⁺³ ; N⁺⁵ + 3e → N⁺²; 2N⁺⁵ + 8e → N₂⁺¹

n_Al = (0,1.8 + 0,3.3)/3 = 17/30 mol

Vậy m_Al = 27.17/30 = 15,3 gam

Bài 3: Hòa tan 38,4 gam Cu vào dd HNO₃ loãng dư, thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V:

Hướng dẫn:

Sử dụng bảo toàn e: n_NO = 38,4/64 . 2/3 = 0,4 mol ⇒ V = 0,4.22,4 = 8,96 lít

Bài 4: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,1 mol Al và 0,2 mol Zn bằng 500 ml dd HNO₃ vừa đủ, thu được dd A và không thấy khí thoát ra. Cô cạn dd A thu m gam muối.Giá trị của m:

Hướng dẫn:

Sản phẩm khử là NH₄NO₃ ⇒ n_NH4NO3 = (0,1.3 + 0,2.2)/8 = 0,7/8 mol

m = m_Al(NO3)3 + m_Zn(NO3)2 + m_NH4NO3 = 0,1.213 + 0,2.189 + (0,7/8).80 = 66,1 gam

Bài 5: Hòa tan hoàn toàn hh X gồm 8,1 gam Al và 29,25 gam Zn bằng dd HNO₃ 12,6% (vừa đủ) thu được V lit N₂O (đktc, khí duy nhất) và dd Y chứa 154,95 gam muối tan. Giá trị của V là:

Hướng dẫn:

m_Al(NO3)3 = 8,1.213/27 = 63,9 gam; m_Zn(NO3)3 = 29,25.189/65 = 85,05 gam

m_y = m_Al(NO3)3 + m_Zn(NO3)3 + m_NH4NO3 ⇒ m_NH4NO3 = 6 gam ⇒ n_NH4NO3 = 0,075 mol

n_N2O = (0,3.3+0,45.2-0,075.8)/8 =0,15 mol ⇒ V = 0,15.22,4 = 3,36 lít

2. Oxit, bazo tác dụng axit nitric

Lý thuyết và Phương pháp giải

- Sử dụng phương pháp quy đổi hỗn hợp các oxit kim loại về nguyên tố đơn giản.

- Sử dụng kết hợp với bảo toàn electron và bảo toan nguyên tố để giải toán

+ Đối với oxit sắt: nếu trong một hỗn hợp n_FeO = n_Fe2O3 thì coi hỗn hợp FeO, Fe₂O₃ là Fe₃O₄

+ Nếu một bài toán có nhiều quá trình oxi hóa khử chúng ta chỉ cần để ý đến số oxi hóa của nguyên tố đó trước và sau phản ứng, sau đó dùng định luật bảo toàn e áp dụng chung cho cả bài toán.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 46,4 gam hỗn hợp chất rắn X. Hoà tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO₃ dư, thoát ra 8,96 lít (đktc) NO (sản phẩm khử duy nhất) và dd Y chứa m1 gam muối nitrat.

a. Tính giá trị của m, m1 ?

b. Số mol của HNO₃ đã phản ứng là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Fe + O₂ → X + HNO₃ → Fe³⁺ + NO

Trong quá trình phản ứng xảy ra sự trao đổi e của Fe, N, O

a. Bảo toàn e ta có: m/56.3=(46,4-m)/32.4 + 0,4.3 ⇒ m = 39,2 gam

Khối lượng muối thu được: m = m_Fe(NO3)3 = 0,7.242 = 169,4 gam

b. Số mol HNO₃ phản ứng: n = n_NO3^- tạo muối + n_NO = 0,7.3 + 0,4 = 2,5 mol

Bài 2: Nung 2,23 gam hh X gồm (Fe, Cu, Ag) trong oxi một thời gian thu được 2,71 gam hh Y. Hoà tan Y bằng dung dịch HNO₃ dư, thu được 0,672 lít khí NO (sp khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch A. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối. Tính khối lượng muối tạo thành và mol HNO₃ phản ứng?

Hướng dẫn:

Số mol NO₃^- tạo muối là: n_NO3^- tạo muối = 3.n_NO = 0,03.3 = 0,09 mol

Khối lượng muối tạo thành: m = m_X + m_NO3^- tạo muối = 2,23 + 0,09.62 = 7,81 gam

Số mol oxi tham gia phản ứng: n_O2 = (2,71-2,23)/32 = 0,015 mol ⇒ n_O = 0,03 mol

Số mol HNO₃ đã phản ứng là: n = 4.n_NO + 2.n_O = 0,18 mol

Bài 3: Nung m bột Cu trong oxi, sau 1 thời gian thu được 29,6 gam hỗn hợp chất rắn X gồm (Cu, CuO, Cu₂O). Hòa tan hỗn hợp X trong HNO₃ đặc, nóng vừa đủ thu được 6,72 lít khí NO₂ (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dd Y. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

Bảo toàn e ta có: m/64.2=(29,6-m)/32.4 + 0,3.1 ⇒ m = 25,6 gam

Bài 4: Cho 30 gam hỗn hợp X gồm: Fe; FeO; Fe₂O₃ và Fe₃O₄ phản ứng hết với dung dịch HNO₃ loãng dư được 5,6 lít khí NO (đktc, sp khử duy nhất) và dung dịch Y. Số mol của HNO₃ đã phản ứng là:

Hướng dẫn:

Quy đổi 30 gam hỗn hợp X thành Fe và O ⇒ 56x + 16y = 30 (1); 3x – 2y = 0,25.3 (2); Từ 1, 2 ⇒ x = 0,45 và y = 0,3; n_HNO3 = 4.n_NO + 2n_O = 4.0,25 + 2.0,3 = 1,6 mol

Bài 5: Nung 19,89 gam hh X gồm (Al, Zn, Mg) trong oxi một thời gian thu được 23,09 gam hh Y. Hoà tan Y bằng dung dịch HNO₃ dư, thu được 1,12 lít khí N₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dd Z. Cô cạn dd Z thu m gam muối. Giá trị của m là:

Hướng dẫn:

n_NO3^- tạo muối = 0,05. 10 = 0,5 mol; m = m_X + m_NO3^- = 19,89 + 0,5.62 = 50,89 gam.

3. Nhiệt phân muối nitrat

Lý thuyết và Phương pháp giải

Các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân.

- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O₂

- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO₂ + O₂

- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO₂ + O₂

*Một số phản ứng đặc biệt:

2Fe(NO₃)₃ → Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O

Các lưu ý khi giải bài tập về phản ứng nhiệt phân muối nitrat:

- Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng khí đã sinh ra.

- Khí sinh ra sau phản ứng thường được dẫn qua nước. Khi đó có phương trình phản ứng:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Ví dụ minh họa

Bài 1: Nung nóng 66,2 gam Pb(NO₃)₂ thu được 55,4 gam chất rắn.

a. Tính hiệu suất của phản ứng phân hủy.

b. Tính thể tích các khí thoát ra (đkc) và tỷ khối của hỗn hợp khí so với không khí.

Hướng dẫn:

Phương trình phản ứng

Pb(NO₃)₂ → PbO + 2NO₂ + 1/2 O₂

x                                        2x        1/2x mol

m_NO2 + m_O2 = 46.2x + 32.0,5x = 66,2 – 55,4 ⇒ x = 0,1 mol

a. Khối lượng của Pb(NO₃)₂ phản ứng là: m_Pb(NO3)2 = 0,1.331 = 33,1 gam

Hiệu suất phản ứng thủy phân là: H = 33,1/66,2.100% = 50%

b. Thể tích khí thoát ra: V = (0,1.2 + 0,1/2).22,4 = 5,6 lít

M_tb = (0,2.46 + 0,05.32)/0,25 = 43,2 gam ⇒ d_hh/kk = 43,2/29 = 1,49

Bài 2: Khi nhiệt phân hoàn toàn muối nitrat của kim loại hóa trị 1 thu được 32,4 gam kim loại và 10,08 lít khí (đktc). Xác định công thức và tính khối lượng muối ban đầu.

Hướng dẫn:

Gọi kim loại cần tìm là M ⇒ muối nitrat là: MNO₃

MNO₃ → M + NO₂ + 1/2 O₂

x                x        x        x/2

x + x/2 = 1,5x = 10,08/22,4 = 0,45 ⇒ x = 0,3

M = 32,4/0,3 = 108 ⇒ M là Ag

m_cr = 67,3 – (0,8.46 + 0,2.32) = 24,1 gam

Bài 3: Nung 6,58 gam Cu(NO₃)₂ trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH bằng

Hướng dẫn:

n_NO2 = 0,03 ⇒ n_HNO3 = 0,03 mol ⇒ CM = 0,1 M ⇒ pH = 1

Bài 4: Phân huỷ hoàn toàn 18,8g muối nitrat của một kim loại hoá trị II, thu được 8g oxit của kim loại đó. Vậy kim loại chưa biết là:

Hướng dẫn:

n_NO2 = 0,2 ⇒ n_M(NO3)2 = 0,1 mol ⇒ M_M(NO3)2 = 18,8/0,1 = 188 ⇒ M = 64 là Cu

Bài 5: Đem nung một khối lượng Cu(NO₃)₂ sau một thời gian dừng lại, làm nguội, rồi cân thấy khối lượng giảm 0,54g. Vậy khối lượng muối Cu(NO₃) đã bị nhiệt phân là:

Hướng dẫn:

n_NO2 = 0,01 mol ⇒ n_Cu(NO3)2 = 0,005 mol ⇒ m_Cu(NO3)2 = 0,94 gam

Bài 6: Nhiệt phân hoàn toàn 4,7 gam muối nitrat của kim loại M thu được 2 gam chất rắn. Công thức của muối là.

Hướng dẫn:

Công thức muối nitrat là M(NO₃)_n; n_NO2 = 0,05 mol ⇒ n_M(NO3)n = 0,05/n

⇒ M_M(NO3)n = 94n ⇒ M = 32n ⇒ M = 64. CT là Cu(NO₃)₂.