Phản ứng Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO3
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2. Hướng dẫn chi tiết cân bằng phản ứng Zn tác dụng HNO3
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
3. Điều kiện phản ứng xảy ra giữa Zn và HNO3
Nhiệt độ thường
4. Phương trình ion rút gọn Zn + HNO3
Phương trình phân tử phản ứng Zn tác dụng HNO3
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Phương trình ion rút gọn:
4Zn + 10H+ + NO3– → 4Zn2+ + NH4+ + 3H2O
5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
5.1. Bản chất của Zn (Kẽm)
– Trong phản ứng trên Zn là chất khử.
– Zn là kim loại hoạt động có tính khử mạnh tác dụng được với các axit.
5.2. 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.
6. Tính chất hoá học của Zn
Kẽm là kim loại hoạt động có tính khử mạnh Zn → Zn2+ + 2e
6.1. Tác dụng với phi kim
Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim.
2Zn + O2 → 2ZnO
Zn + Cl2 → ZnCl2
6.2. Tác dụng với axit
– Với các dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
– Với dung dịch HNO3, H2SO4 đặc:
Zn + 4HNO3 đ → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
6.3. Tác dụng với H2O
Phản ứng này hầu như không xảy ra vì trên bề mặt của kẽm có màng oxit bảo vệ.
6.4. Tác dụng với bazơ
Kẽm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)2….
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
6.5. Điều chế Zn
Kẽm là nguyên tố được sử dụng phổ biến thứ 4, sau sắt, đồng, nhôm. Khoảng 70% lượng kẽm hiện nay đến từ việc khai thác quặng kẽm, phần còn lại sẽ từ hoạt động tái chế. 95% kẽm khai thác từ quặng sulfit. Trên thế giới các mỏ quặng kẽm tập trung nhiều tại Trung Quốc, Peru và Australia.
Quặng kẽm sẽ được nghiền nhỏ và trải qua nhiều công đoạn xử lý, tinh chế để thu được kim loại kẽm tinh khiết:
Chuyển kẽm sulfit thành kẽm oxit: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2.
Khử kẽm oxit với cacbon hoặc CO ở 950 °C tạo kim loại kẽm ở dạng hơi. Hơi kẽm được thu hồi trong bình ngưng tụ:
2 ZnO + C → 2 Zn + CO2
2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2.
Ngoài ra có thể khử ZnO bằng phương pháp sử dụng dung dịch H2SO4 sau đó điện phân thu kẽm kim loại:
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2
7. 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.
8. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho hỗn hợp gồm AlCl3 và ZnCl2 tác dụng với dung dịch NH3 dư thu được kết tủa X. Lọc lấy X rồi đem nung thu được chất rắn Y. Cho khí H2 dư đi qua Y nung nóng thu được chất rắn gồm
A. Al và Zn
B. Al2O3
C. Al và ZnO
D. Al2O3 và Zn
Lời giải:
AlCl3 + 3NH3 + 6H2O → Al(OH)3 + 3NH4Cl
ZnCl2 + 2NH3 + 2H2O → Zn(OH)2 + 2NH4Cl
Zn(OH)2+ NH3 dư → [Zn(NH3)6](OH)2
Câu 2. Cho phương trình hóa học: Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Tổng hệ số của phương trình là
A. 22.
B. 24.
C. 25.
D. 26.
Lời giải:
Câu 3. Hoà tan hết hỗn hợp X gồm Zn và ZnO trong dung dịch HNO3 loãng dư thấy không có khí bay ra và trong dung dịch chứa 113,4 gam Zn(NO3)2 và 8 gam NH4NO3. Phần trăm khối lượng Zn trong X là
A. 33,33%
B. 66,67%
C. 61,61%
D. 50,00%
Lời giải:
nZn(NO3)2 = 0,6 mol; nNH4NO3 = 0,1 mol
ZnO tác dụng với HNO3 không sinh ra sản phẩm khử vì đã đạt số oxi hóa tối đa
Bảo toàn e: 2.nZn = 8.nNH4NO3 => nZn = 4.0,1 = 0,4 mol
Bảo toàn nguyên tố Zn: nZn(NO3)2 = nZn + nZnO => nZnO = 0,6 – 0,4 = 0,2 mol
%mZn = 0,4.650,4.65+0,2.81.100%=61,61%
Đáp án cần chọn là: C
Câu 4. Hòa tan hoàn toàn 13,00 gam Zn trong dung dịch HNO3 loãng, dư thu được dung dịch X và 0,448 lít khí X duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được 39,8 gam chất rắn. Khí X là:
A. NO2
B. N2
C. N2O
D. NO
Lời giải:
Chất rắn khan thu được chứa Zn(NO3)2 và có thể có NH4NO3.
Ta có: nZn(NO3)2 = nZn = 0,2 mol
Giả sử 1 phân tử khí trao đổi n electron.
BT electron: ne cho = n e nhận => 2nZn = 8nNH4NO3 + n.n khí => 2.0,2 = 8.0,025 + n.0,02
=> n = 10 => X là N2
Câu 5. Hợp chất nào sau đây được dùng trong y học để làm thuốc giảm đau dây thần kinh và chữa bệnh eczema?
A. ZnO
B. FeO
C. CuO
D. NiO
Lời giải:
Câu 6. Cho m gam bột Zn vào 500 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,24M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng dung dịch tăng thêm 9,6 gam so với khối lượng dung dịch ban đầu. Giá trị của m là
A. 29,25.
B. 48,75.
C. 32,50.
D. 20,80.
Lời giải:
nFe2(SO4)3 = 0,24.0,5 = 0,12mol
nFe3+= 0,24 mol
Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+
0,12….0,24…………….0,24
Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe
x……………………x
→ mdd tăng = mZn– mFe= 65.(0,12 + x) – 56x = 9,6 → x = 0,2
=> nZn ban đầu = 0,12 + 0,2 = 0,23 mol
=> mZn = 0,32.65 = 20,8 gam
Câu 7. Tiến hành các thí nghiệm sau:
(1) Cho Zn vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư.
(2) Cho bột Mg vào lượng dư dung dịch HCl.
(3) Dẫn khí H2 dư qua ống sứ chứa bột Fe2O3 nung nóng.
(4) Cho Ca vào lượng dư dung dịch CuSO4.
(5) Cho dung dịch Fe(NO3)2 vào dung dịch AgNO3.
Sau khi kết thúc các phản ứng, số thí nghiệm thu được kim loại là
A. 4
B. 2
C. 3
D. 1
Lời giải:
(1) Zn + Fe2(SO4)3dư → ZnSO4 + 2FeSO4 => không thu được kim loại
(2) Mg + 2HCl dư → MgCl2 + H2 => không thu được kim loại
(3) H2dư + Fe2O3 → Fe + H2O => thu được kim loại Cu
(4) Ca + 2H2O → Ca(OH)2+ H2
CuSO4+ Ca(OH)2 → Cu(OH)2 + CaSO4
=> không thu được kim loại
(5) Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag => thu được kim loại Ag
Vậy có 2 thí nghiệm thu được kim loại sau phản ứng là (3) và (5)
Câu 8. Để khử hoàn toàn hỗn hợp FeO và ZnO thành kim loại cần 4,48 lít H2 (đktc). Nếu đem hỗn hợp kim loại thu được hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl thì thể tích H2 (đktc) thu được là:
A. 4,48 lít
B. 2,24 lít
C. 3,36 lít
D. 1,12 lít
Lời giải:
nhh oxit = nH2 = nhh kim loại = 0,2 mol
Khi hoà tan hỗn hợp kim loại cùng hóa trị II vào axit thì:
nH2 = nhh kim loại = 0,2 mol
VH2 = 22,4.0,2 = 4,48 lít
Câu 9. Cho m gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Zn tác dụng hết với 200 ml dung dịch HCl 1,6M thoát ra 3,36 lít (đktc) khí H2. Dung dịch thu được có giá trị pH là (bỏ qua các quá trình thuỷ phân của muối)
A. 2.
B. 7.
C. 4.
D. 1.
Lời giải:
nkhí = 0,15 mol → nHCl pư = 2.nkhí = 0,3 mol
nHCl dư = 0,2.1,6 – 0,3 = 0,02 mol
→ CM (HCl dư) = 0,020,2 = 0,1M → pH = 1.
Câu 10. Cho 500ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch ZnSO4 1M, sau phản ứng thu được a gam kết tủa . Giá trị của a là
A. 9,425.
B. 8,425.
C. 7,425.
D. 14,855
Lời giải:
nOH– = nNaOH= 0,5.1 = 0,5 mol
nZn2+ = nZnCl2 = 0,2.1 = 0,2 mol
Phương trình hóa học:
2NaOH + ZnSO4 → Zn(OH)2↓ + Na2SO4 (1)
(0,5) (0,2) (0,2 mol)
NaOH dư 0,1 mol, tiếp tục có phản ứng:
2NaOH + Zn(OH)2 → Na2[Zn(OH)4] (2)
(0,1) (0,1 mol)
Sau phản ứng (1) và (2) n↓ = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol
→ m↓ = a = 0,15.99 = 14,85 g
Câu 11. Cho V lít dung dịch NaOH 2M vào 500ml dung dịch ZnCl2 0,4M, sau phản ứng thu được 9,9 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 0,1 hoặc 0,3.
B. 0,1.
C. 0,05.
D. 0,05 và 0,15.
Lời giải:
nOH– = nNaOH = 2V mol
nZn2+ = nZnCl2 = 0,5. 0,4 = 0,2 mol
n↓ = 9,999 = 0,1 mol
Phương trình hóa học
2NaOH + ZnCl2 → Zn(OH)2↓ + 2NaCl (1)
2NaOH + Zn(OH)2 → Na2[Zn(OH)4] (2)
Ta có: n↓ = 0,1 < nZn2+ → Có 2 trường hợp xảy ra
Trường hợp 1: NaOH hết; ZnCl2 dư
Theo (1) → nOH– = 2n↓ = 0,2 mol
→ V = 0,22 = 0,1 lít
Trường hợp 2: NaOH và ZnCl2 đều hết và kết tủa tan một phần.
Theo (1) và (2) → nOH– = 4nZn2+ – 2n↓ = 0,6 mol
→ V = 0,62= 0,3 lít
Vậy thể tích dung dịch NaOH 2M cần dùng là 0,1 lít hoặc 0,3 lít.
Câu 12. Cho một lượng bột Zn vào dung dịch X gồm FeCl2 và CuCl2. Khối lượng chất rắn sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn nhỏ hơn khối lượng bột Zn ban đầu là 0,5 gam. Cô cạn phần dung dịch sau phản ứng thu được 13,6 gam muối khan. Tổng khối lượng các muối trong X là
A.13,1 gam.
B.17,0 gam.
C.19,5 gam.
D.14,1 gam.
Lời giải:
mdd tăng = mrắn giảm = 0,5 gam → mdd ban đầu = 13,6 – 0,5 = 13,1 gam
Câu 13. Cho 5,62 gam hỗn hợp gồm 3 oxit Fe2O3, MgO, ZnO tan vừa đủ trong 600ml dung dịch H2SO4 0,1M thì khối lượng muối sunfat khan tạo thành là:
A. 5,33 gam
B. 5,21 gam
C. 10,42 gam
D. 5,68 gam.
Lời giải:
nH2SO4 = 0,06 (mol)
Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng:
mmuối = moxit+ 0,06.( 96 – 16) = 5,62 + 0,06.80 = 10,42 gam
Câu 14. Oxi hóa hoàn toàn 30,2 gam hỗn hợp bột các kim loại Cu, Zn, Al bằng oxi thu được 44,6 gam hỗn hợp các oxit. Cho lượng oxit này tan trong dung dịch HCl. Khối lượng muối khan thu được là:
A. 47,05
B. 63,90
C. 94,10
D. 37,30
Lời giải:
mO(oxit) = moxit – m kim loại = 44,6 – 30,2 = 14,4 gam
nO(oxit) = 0,9 mol => nCl-= 2.0,9 = 1,8 mol
mmuối= mkim loại+ mCl-= 30,2 + 1,8.35,3 = 94,1 gam
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O
Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Zn + NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + 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.
