Mục lục bài viết
1. Phương trình phản ứng hóa học:
Fe(NO3)2 + 2HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
– Hiện tượng nhận biết phản ứng.
Hiện tượng nhận biết phản ứng trên khi cho Chất rắn Fe(NO3)2 tan dần trong dung dịch, có khí màu nâu thoát ra
– Điều kiện phản ứng
Phản ứng xảy ra trong điều kiện Nhiệt độ thường
2. Tìm hiểu về Fe(NO3)2:
2.1. Khái niệm:
– Định nghĩa: Sắt(II) nitrat là hợp chất có công thức hóa học Fe(NO3)2. Do các gốc nitrat và Fe2+ tạo thành. ion
– Công thức phân tử: Fe(NO3)2
2.2. Tính chất vật lí:
– Tính chất vật lí: Tan tốt trong nước tạo dung dịch không màu.
– Nhận biết: Dùng dung dịch HCl, thấy khí hóa nâu không màu bay ra ngoài không khí.
3Fe2+ + 4H+ + NO3- → 3Fe3+ NO + 2H2O
2.3. Tính chất hóa học:
– Tính chất hóa học đầy đủ của muối.
– Có tính khử và tính oxi hóa:
Tính khử: Fe2+ → Fe3+ + 1e
Tính oxi hóa: Fe2+ + 1e → Fe
a.Tính chất hóa học của muối:
– Tác dụng với dung dịch kiềm
Fe(NO3)2 + Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 + Fe(OH)2
b. Tính khử:
– Thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa
Fe(NO3)2 + 2HNO3 → H2O + NO2 + Fe(NO3)3
AgNO3 + Fe(NO3)2 → Ag + Fe(NO3)3
3Fe(NO3)2 + 4HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
c. Oxy hóa:
– Thể hiện tính khử khi phản ứng với chất khử mạnh:
FeCl2 + Mg → MgCl2 + Fe
3.Tìm hiểu về HNO3:
3.1. Khái niệm HNO3 là gì?
Axit nitric có công thức hóa học là HNO3, được gọi là dung dịch hydro nitrat, còn được gọi là axit nitric khan. Loại axit này được hình thành ở trạng thái tự nhiên, sinh ra từ những cơn mưa khiến gián và hình thành.
3.2. Tính chất vật lý của axit nitric:
– Axit nitric tồn tại ở thể lỏng hoặc khí, không màu, tan nhanh trong nước (C, 65%). Hợp chất này trong tự nhiên sẽ có màu vàng nhạt do tích tụ oxit nitơ.
– HNO3 là một axit có tính ăn mòn cao, dễ cháy và cực độc.
– Axit nitric nồng độ 86% khi tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra khói trắng.
– Tỷ trọng axit nitric tinh khiết: 1511 kg/m3
– Nhiệt độ đóng băng đặc biệt: -41 độ C
– Nhiệt độ: 83 độ C
– Dưới tác dụng của ánh sáng, axit nitric bị phân hủy tạo thành khí nitơ đioxit NO2 (nhiệt độ thường).
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
– HNO3 cần được bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu, tránh ánh sáng và bảo quản ở nhiệt độ dưới 0 độ C.
– Axit nitric có thể hòa tan nitơ đioxit thành dung dịch màu vàng hoặc đỏ ở nhiệt độ cao. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính vật lý của chất này, đặc biệt là áp suất hơi trên chất lỏng, màu sắc của dung dịch, nhiệt độ đun nóng, v.v., phụ thuộc vào nhiệt độ của NO2.
– Khi chưng cất hỗn hợp HNO3 và H2O ta thu được dd HNO3 đẳng tích có nhiệt độ 68% và bay hơi ở 120,5 độ C, 1 atm.
3.3. Tính chất hóa học của HNO3:
– Axit nitric là dung dịch của hiđro nitrat có công thức hóa học là HNO3. Đây là một axit khan, là một đơn axit mạnh, có tính oxi hóa mạnh, có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.
– Axit nitric là một monoproton chỉ có một phân ly, vì vậy trong dung dịch, nó bị điện phân hoàn toàn thành ion nitrat NO3− và một proton ngậm nước, còn được gọi là ion hydroni.
H3O+ HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
– Axit nitric có tính chất của axit thường nên làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
– Phản ứng với bazơ, oxit bazơ, muối cacbonat tạo thành muối nitrat
2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
– Axit nitric phản ứng với kim loại: Phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước.
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (to)
Kim loại + HNO3 → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 đặc nguội → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 nguội → Mg(NO3)2 + H2(khí)HNO3 Hoá chất
– Nhôm, sắt, crom được thụ động hóa bằng axit nitric đặc biệt dưới dạng các lớp oxit kim loại để bảo vệ chúng khỏi bị oxy hóa thêm.
– Phản ứng với phi kim (các nguyên tố kim loại, trừ silic và halogen) tạo thành oxit nitơ nếu là axit nitric đặc biệt và oxit nitơ với axit chồi và nước, oxit của phi kim.
C + 4HNO3 rắn → 4NO2 + 2H2O + CO2
P đặc + 5HNO3 → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O
– Phản ứng với oxit bazơ, bazơ, muối mà kim loại trong hợp chất này không có hóa trị cao nhất:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
– Tác dụng với hợp chất:
3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3H2S + 2NO + 4H2O
PbS đậm đặc + 8HNO3 → PbSO4 + 8NO2 + 4H2O kết tủa
Ag3PO4 tan trong HNO3, HgS không phản ứng với HNO3.
– Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ nên sẽ rất nguy hiểm nếu loại axit này tiếp xúc với cơ thể con người.
3.4. Điều chế axit nitric – HNO3:
a. Điều chế axit nitric – HNO3 trong phòng thí nghiệm:
– Muối natri nitrat kết tinh được phản ứng với axit sunfuric đặc biệt, chưng cất hỗn hợp ở nhiệt độ hơi axit nitric là 83 °C cho đến khi còn lại chất kết tinh màu trắng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ tạo ra một lượng nhỏ axit.
H2SO4 đậm đặc + NaNO3 (tinh thể) → HNO3 + NaHSO4
– Axit nitric khói đỏ thu được có thể được chuyển đổi thành axit nitric trắng. Khi tiến hành thí nghiệm, các dụng cụ phải bằng thuỷ tinh, đặc biệt là bình cổ xưa đựng axit nitric khan nguyên khối.
b. Điều chế axit nitric – HNO3 trong công nghiệp:
– Axit nitric theo từng giai đoạn có thể cô đặc tới 68% axit với hỗn hợp azeotropic với 32% nước. Để thu được axit có nhiệt độ cao hơn thì tiến hành chưng cất với axit sunfuric H2SO4. H2SO4 đóng vai trò là chất khử sẽ tái hấp thụ nước.
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, 850oC)
2NO + O2 → NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
– Dung dịch axit nitric công nghiệp thường có nhiệt độ 52% và 68%. Việc sản xuất axit nitric được thực hiện nhờ công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh.
3.5. Ứng dụng của axit nitric – HNO3 trong thực tiễn là gì?
a. Trong phòng thí nghiệm:
– Các hợp chất axit nitric chủ yếu được sử dụng làm thuốc thử liên quan đến clorit. Mẫu phản ứng với HNO3, sau đó thêm dung dịch bạc nitrat vào hỗn hợp để tìm phần màu trắng của bạc clorua.
– Ngoài ra axit nitric còn được dùng để điều chế muối nitrat.
b. Trọng công nghiệp:
– Axit nitric 68% dùng để chế tạo thuốc nổ bao gồm trinitrotoluene (TNT), nitroglycerin, cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), các loại phân bón chứa nitơ như amoni nitrat NH4NO3 và các loại muối nitrat như Ca(CO3)2, KNO3,…
– HNO3 ở nhiệt độ 0,5 – 2 % được sử dụng làm chất nền. Xác định kim loại có tồn tại trong dung dịch hay không. Nó được gọi là kỹ thuật ICP-AES và ICP-MS. Để có kết quả phân tích chính xác cần dùng HNO3 tinh khiết.
– HNO3 phản ứng được với hầu hết các hợp chất hữu cơ nên được dùng nhiều trong luyện kim, luyện kim, xi mạ. Khi cho axit nitric phản ứng với axit clorua, thu được dung dịch nước cường toan và dung dịch bạch kim.
– Axit nitric cũng được sử dụng trong sản xuất các chất hữu cơ, sơn, bột màu và vải.
– HNO3 còn được dùng làm chất tẩy trắng để phân biệt morphine với heroin.
– Hợp chất HNO3 được sử dụng để sản xuất nitrobenzene – tiền chất của anilin và các sản phẩm đầu ra của nó – ứng dụng chính trong sản xuất sợi aramid, bọt polyurethane và dược phẩm.
– Axit nitric cũng được sử dụng làm chất trung gian trong sản xuất chất liên kết toluene diisocyanate, chất nhũ hóa, chất bịt kín và chất phục hồi.
– Trong các nhà máy sữa, người ta dùng HNO3 làm chất tẩy rửa đường ống và bề mặt kim loại.
– Axit nitric còn được dùng để loại bỏ tạp chất và cân bằng lại nước về mức tiêu chuẩn.
– Một trong những ứng dụng khác của IWFNA là chất oxy hóa trong chất đẩy tên lửa.
4. Bài tập vận dụng liên quan:
Câu 1. Hãy cho biết Phản ứng nào dưới đây chỉ tạo ra muối sắt (II)?
A. Cho Fe tác dụng với dung dịch HNO3 dư.
B. Cho Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư.
C. Cho Fe tác dụng với Cl2, nung nóng.
D. Cho Fe tác dụng với bột S, nung nóng.
Đáp án D
Giải thích:
Fe+ 4HNO3 dư → Fe(NO3)3 + NO + 4H2O
2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng dư → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Fe + S → FeS
Do S có tính oxi hóa yêu nên chỉ đẩy Fe thành Fe (II)
Câu 2. Cho hỗn hợp gồm Fe dư và Cu vào dung dịch HNO3 thấy thoát ra khí NO. Hãy cho biết Muối thu được trong dung dịch là muối nào dưới đây:
A. Fe(NO3)3
B. Fe(NO3)2
C. Fe(NO3)3 và Cu(NO3)2
D. Fe(NO3)3 và Cu(NO3)2
Đáp án C
Câu 3. Hãy cho biết Phản ứng nào dưới đây không tạo ra muối sắt (III)?
A. Fe2O3 tác dụng với dung dịch HCl đặc
B. Fe(OH)3 tác dụng với dung dịch H2SO4
C. Fe dư tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nguội
D. FeO tác dụng với dung dịch HNO3 loãng (dư).
Đáp án C
Giải thích:
Vì dung dịch có Cu dư nên sẽ không có Fe (III) nên phản ứng cho ra hỗn hợp Fe(II) là Fe(NO3)2 và Cu(NO3)2.
