Phản ứng Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O
1. Phương trình phản ứng Al tác dụng với HNO3 loãng ra NH4NO3
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3+ 9H2O
2. Cân bằng phản ứng Al + HNO3→ Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O
Sử dụng phương pháp thăng bằng electron cân bằng phản ứng oxi hóa khử Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NH4NO3 + H2O
Al0 + HN+5O3→ Al+3(NO3)3 + N-3H4NO3 + H2O
Điền hệ số 8 vào Al, Al+3; điền hệ số 3 vào N-3
Vậy phương trình phản ứng: 8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
3.1. Bản chất của Al (Nhôm)
– Trong phản ứng trên Al là chất khử.
– Al tác dụng với các axit có tính oxi hoá mạnh như dung dịch HNO3 loãng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng. (Chú ý: Al bị thụ động hoá trong dung dịch HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc nguội)
3.2. Bản chất của HNO3 (Axit nitric)
– Trong phản ứng trên HNO3 là chất oxi hoá.
– Đây là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ.
4. Điều kiện Al tác dụng với HNO3
Nhiệt độ phòng
5. Tính chất hóa học của nhôm
5.1. Tác dụng với oxi và một số phi kim
4Al + 3O2→ 2Al2O3
ở điều kiện thường, nhôm phản ứng với oxi tạo thành lớp Al2O3 mỏng bền vững, lớp oxit này bảo vệ đồ vật bằng nhôm, không cho nhôm tác dụng oxi trong không khí, nước.
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
5.2. Nhôm tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng,..)
- Tác dụng với axit (HCl, H2SO4 loãng,..)
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Chú ý: Nhôm không tác dụng với H2SO4, HNO3 đặc, nguội
- Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc
Al + 4HNO3→ Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Al + 6HNO3 → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
5.3. Tác dụng với dung dịch muối của kim loại yếu hơn
AI + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag
2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe
5.4. Tính chất hóa học riêng của nhôm
Do lớp oxit nhôm bị hòa tan trong kiềm nên nhôm phản ứng với dung dịch kiềm.
2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2+ 3H2↑
5.5. Phản ứng nhiệt nhôm
Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao.
Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm:
Fe2O3+ 2Al → 2Fe + Al2O3
Một số phản ứng khác như:
3CuO+ 2Al → Al2O3 + 3Cu
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
5.6. Ứng dụng
Máy cắt rất dễ kiếm và các bộ phận trong nhà máy sản xuất được làm bằng Al. Với đặc tính sáng và không rỉ sét, Al dần trở thành vật liệu không thể thiếu đối với mọi nhà máy. Một số mặt hàng được làm bằng Al, chẳng hạn như: Khung xe máy, khung xe hơi, thùng xe tải, các chi tiết tản nhiệt…
Đặc biệt, Al được sử dụng trong sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ. Thân máy bay và cánh được làm bằng nhôm. Các ứng dụng dựa vào trọng lượng riêng nhẹ và bền của nhôm là rất cần thiết để tiết kiệm tối đa trọng lượng trong không khí.
6. Tính chất hóa học của HNO3
– Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO3 . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy 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 sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO3− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.
H3O+ HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
– Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
– Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các 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 tác dụng với kim loại: Tác dụng 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 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
– Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.
– Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.
C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
– Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên 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%) → 3Skết tủa + 2NO + 4H2O
PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4 kết tủa + 8NO2 + 4H2O
Ag3PO4 tan trong HNO3, HgS không tác dụng 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 để axit này tiếp xúc với cơ thể người.
7. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho phản ứng hoá học sau:
Al + HNO3→ Al(NO3)3+ NH4NO3+ H2O
Tổng hệ số cân bằng (là số nguyên, tối giản) của phản ứng trên là:
A. 58
B. 60
C. 48
D. 62
Lời giải:
Câu 2. Thuốc thử dùng để nhận biết ba axit đặc nguội HNO3, H2SO4, HCl đựng trong ba lọ mất nhãn:
A. Cu
B. Al
C. Cr
D. CuO
Lời giải:
B, C sai vì Fe và Al bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội.
D sai vì CuO tác dụng với 3 axit đều tạo dung dịch màu xanh và không có khí thoát ra
A đúng vì
Cu + HCl → không phản ứng
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
Khí mùi hắc
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Khí màu nâu
Câu 3. Hòa tan hoàn toàn 6,5 gam Zn trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu được dung dịch A và 0,224 lít khí N2 (đktc). Khối lượng muối trong dung dịch A là
A. 18,90 gam
B. 19,9 gam
C. 39,80 gam
D. 28,35 gam
Lời giải:
nZn= 6,565 = 0,1 (mol);
nN2 = 0,22422,4 = 0,01 (mol)
Ta thấy:
necho= 2nZn= 0,2 (mol) > nenhan= 10nN2= 0,1 (mol)
→ Sản phẩm khử có chứa NH4NO3
Quá trình cho – nhận e:
0Zn → +2Zn + 2e 2N+5 + 10e → 2N0 (N2)
2N+5 + 8e→ N-3 (NH4NO3)
Áp dụng bảo toàn e:
2nZn= 10nN2 + 8nNH4NO3
⇔2.0,1 =10.0,01 + 8nNH4NO3
⇔nNH4NO3 = 0,0125 (mol)
Muối trong dung dịch A gồm:
0,1 mol Zn(NO3)2 và 0,0125 mol NH4NO3
→ mmuối = 0,1.189 + 0,0125.80 = 19,9 gam
Câu 4. Trong phòng thí nghiệm, người ta thường điều chế HNO3 từ
A. NaNO2 và H2SO4 đặc.
B. NaNO3 và H2SO4 đặc.
C. NH3 và O2.
D. N2O5 và H2O.
Lời giải:
Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm người ta dùng NaNO3 và
H2SO4 đặc
H2SO4 + NaNO3 → NaHSO4+ HNO3
Câu 5. Khẳng định nào sau đây đúng khi nói về tính chất của nhôm?
A. Nhôm là kim loại nặng
B. Nhôm là kim loại tác dụng mạnh với nước.
C. Vật dụng bằng nhôm để lâu ngày cũng không tác dụng với nước do có màng oxit bao bọc
D. Nhôm là kim loại kiềm thổ
Lời giải:
A sai nhôm là kim loại nhẹ
B sai nhôm tác dụng yếu với nước do tạo màng oxit
C đúng những vật bằng nhôm hàng ngày tiếp xúc với nước dù ở nhiệt độ nào cũng không xảy ra phản ứng vì trên bề mặt vật được phủ một lớp nhôm oxit mỏng, bền, ngăn cách vật với nước.
D sai vì nhôm là kim loại nhóm IIIA.
Câu 6. Cho các thí nghiệm sau:
(a) Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch natri aluminat.
(b) Nhúng thanh sắt vào dung dịch H2SO4 loãng, nguội.
(c) Sục khí SO2 đến dư vào nước brom.
(d) Cho một mẩu Li vào bình kín chứa khí N2 ở nhiệt độ thường.
(e) Dẫn khí H2S đến dư qua dung dịch CuSO4.
(g) Rắc bột lưu huỳnh lên thuỷ ngân bị rơi vãi.
Số thí nghiệm có xảy ra phản ứng oxi hoá – khử là
A. 3.
B. 5.
C. 4.
D. 6.
Lời giải:
Phương trình hóa học minh họa liên quan
NaAlO2+ CO2 + 2H2O → Al(OH)3↓ + NaHCO3
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
6Li + N2 → 2Li3N
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
S + Hg → HgS
Câu 7. Có các thí nghiệm sau:
(I) Nhúng thanh sắt vào dung dịch H2SO4 loãng, nguội.
(II) Sục khí SO2 vào nước brom.
(III) Sục khí CO2 vào nước Gia-ven.
(IV) Nhúng lá nhôm vào dung dịch H2SO4 đặc, nguội.
Số thí nghiệm xảy ra phản ứng hóa học là:
A. 4
B. 3
C. 1
D. 2
Lời giải:
Thí nghiệm xảy ra phản ứng hóa học là (I); (II); (III)
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
CO2 + H2O + NaClO → NaHCO3 + HClO
Câu 8. Cho khí H2S lội qua dung dịch CuSO4 thấy có kết tủa màu xám đen xuất hiện, chứng tỏ:
A. Có phản ứng oxi hoá – khử xảy ra.
B. Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh.
C. Axit sunfuhiđric mạnh hơn axit sunfuric.
D. Axit sunfuric mạnh hơn axit sunfuhiđric.
Lời giải:
Phương trình hóa học minh họa
H2S + CuSO4 → CuS↓ (kết tủa đen) + H2SO4
=> Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh.
Câu 9. Cho sơ đồ sau: muối X + HCl → muối Y + H2S. Dãy các chất nào sau đây có thể là X?
A. BaS, FeS, PbS, K2S.
B. KHS, Ag2S, FeS, Na2S.
C. Na2S, CuS, FeS, MgS.
D. NaHS, ZnS, FeS, MgS.
Lời giải:
Loại 1: Tan trong nước và tan trong axit mạnh sinh ra khí H2S gồm Na2S, K2S, CaS và BaS, (NH4)2S.
Na2S + 2HCl → 2NaCl + H2S↑
+ Loại 2: Không tan trong nước nhưng tan trong axit mạnh gồm FeS, ZnS…
ZnS + 2H2SO4 → ZnSO4 + H2S↑
+ Loại 3: Không tan trong nước và không tan trong axit gồm CuS, PbS, HgS, Ag2S…
Câu 10. Cho các dung dịch loãng : (1) FeCl3, (2) FeCl2, (3) H2SO4, (4) HNO3, (5) hỗn hợp gồm HCl và NaNO3. Những dung dịch phản ứng được với Cu là
A. (1), (3), (5).
B. (1), (2), (3).
C. (1), (3), (4).
D. (1), (4), (5).
Lời giải:
Những dung dịch phản ứng được với Cu là (1) FeCl3; (4) HNO3; (5) hỗn hợp HCl và NaNO3
Cu + FeCl3 → CuCl2 + FeCl2
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2+ 2NO↑ + 4H2O
3Cu + 2NaNO3+ 8HCl → 3CuCl2+ 2NO + 2NaCl + 4H2O
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + H2O
Al2O3 + NaOH → NaAlO2 + H2O
Al2O3 + HCl → AlCl3 + H2O
Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 +H2O
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + H2O
Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết tại Giải Bài Tập. Mời các bạn cùng xem các nội dung giải trí học tập và các kiến thức thú vị khác tại đây.
