Phản ứng Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO3 đặc
Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2. Chi tiết cân bằng phương trình phản ứng Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O
Zn0 + HN+5O3 → Zn+2(NO3)2+ N+4O2 + H2O
1 x II (Zn → Zn+2 + 2e)
2 x II (N+5 + 1e → N+4)
Phương trình hóa học:
Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3. Điều kiện phản ứng xảy ra Zn tác dụng HNO3 đặc
Nhiệt độ thường
4. Hiện tượng phương trình sau phản ứng Zn tác dụng HNO3
Kim loại tan dần tạo thành dung dịch không màu và khí màu nâu đỏ thoát ra.
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 hóa học của kẽm
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 phản ứng hóa học sau: Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO + NO2 + H2O
Tổng hệ số (nguyên, tối giản) của phản ứng trên là bao nhiêu? Biết tỉ lệ số mol NO : NO2 = 1 : 1)
A. 10
B. 12
C. 13
D. 15
Lời giải:
2x Ι (Zn → Zn+2 + 2e)
1x Ι(2N+5 + 4e → N+2 + N+4)
Phương trình hóa học: 2Zn + 6HNO3 → 2Zn(NO3)2 + NO + NO2+ 3H2O
Tổng hệ số là: 2 + 6 + 2 + 1 + 1 + 3 = 15
Câu 2. Cho phương trình hoá học: Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2 + H2O
Tổng hệ số cân bằng (nguyên, tối giản) của phản ứng là
A. 26
B. 28
C. 27
D. 29
Lời giải:
Phương trình hóa học: 5Zn + 12HNO3 → 5Zn(NO3)2 + N2+ 6H2O
Tổng hệ số là: 5 + 12 + 5 + 5 + 1 + 6 = 29
Câu 3. Cho một lượng hỗn hợp 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 1 gam. Cô cạn phần dung dịch sau phản ứng thu được 27,2 gam
A. 13,1 gam.
B. 14,1 gam.
C. 17,0 gam.
D. 19,5 gam.
Lời giải:
Theo bảo toàn khối lượng:
mZn + mX = mcrắn + mdd sau (1)
Mà mc.rắn = mZn – 1 (2)
=> mdd sau – 1 = mX (thế 2 vào 1)
Từ đó , mX = 27,2 – 1 = 26,2 gam
Câu 4. Trường hợp nào sau đây xảy ra sự ăn mòn hoá học?
A. Tôn (sắt tráng kẽm) để ngoài không khí ẩm (có vết sây sát sâu tới lớp sắt bên trong).
B. Sợi dây đồng nối với một sợi dây nhôm để ngoài không khí ẩm.
C. Vỏ tàu biển tiếp xúc với nước biển.
D. Thiếc bị bằng thép trong lò đốt tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao.
Lời giải:
Câu 5. Cuốn một sợi dây thép vào một thanh kim loại rồi nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Quan sát thấy bọt khí thoát ra rất mạnh từ sợi dây thép. Thanh kim loại có thể là kim loại nào trong số kim loại sau ?
A. Mg
B. Zn
C. Cu
D. Pt
Lời giải:
Câu 6. Cho 6,5 gam Zn tác dụng với HNO3 dư thu được V lít NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của V là
A. 2,24
B. 3,36
C. 4,48
D. 6,72
Lời giải:
Zn → Zn+2 + 2e
0,1 0,2
N+5 + 1e → N+4
x x
Bảo toàn electron ne cho= ne nhận
=> x = 0,2
=> V= 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 7. Cho kim loại kẽm tác dụng với HNO3. Kẽm đóng vai trò là chất gì?
A. Khử
B. oxi hóa
C. vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa
D. môi trường.
Lời giải:
Câu 8. Cho m gam kim loại Zn tác dụng hết với dung dịch HNO3 loãng, sinh ra 0,56 lít khí N2O (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị m là
A. 6,5 gam.
B. 20,48 gam.
C. 12,8 gam.
D. 5,6 gam.
Lời giải:
nN2O = 0,5622,4= 0,025 mol
Phương trình hóa học phản ứng
4Zn + 10HNO3 → N2O + 4Zn(NO3)2+ 5H2O
0,1 ← 0,025
mZn = 0,1 . 65 = 6,5 gam
Câu 9. Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất. Khối lượng (g) Fe trong hỗn hợp đầu?
A. 5,6 gam
B. 2,8 gam
C. 8,4 gam
D. 4,2 gam
Lời giải:
nNO = 6,7222,4 = 0,3 mol
N+5 + 3e → N+2
Gọi x, y lần lượt là số mol Al và Fe trong hỗn hợp đầu
Ta có: 27x + 56y = 11 (1)
Al → Al+3 + 3e
x mol 3x mol
Fe → Fe+3 + 3e
y mol 3y mol
Theo định luật bảo toàn e: ne (KL nhường) = ne (N nhận) = 0,9 mol
hay: 3x + 3y = 0,9 (2)
Từ (1) và (2) ta có x = 0,2; y = 0,1 => mAl= 5,4; mFe = 5,6 gam
Câu 10. Cho m (g) hỗn hợp Mg, Al, Zn tác dụng với 0,224 lit Cl2 ở đktc, phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch axit HCl dư thu được dung dịch Y và 0,336 lit H2 đktc. Làm khô dung dịch Y thu được 2,49 gam chất rắn khan. m có giá trị là:
A. 3,12
B. 1,43
C. 2,14
D. 0,715
Lời giải:
nCl2 = 0,01 mol
nH2 = 0,015 mol
nCl– = 2nCl2 + 2nH2 = 0,05 mol
Bảo toàn khối lượng: mmuối = mKL + mCl-
=> 2,49 = mKL+ mCl- = m + 0,05.35,5
=> m = 0,715 g
Câu 11. Cho hỗn hợp X gồm Fe(NO3)2 và ZnO vào dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH loãng (dư) vào Y thu được kết tủa là
A. Fe(OH)3 và Zn(OH)2.
B. Fe(OH)3.
C. Fe(OH)2 và Zn(OH)2.
D. Fe(OH)2.
Lời giải:
3Fe2+ + 4H+ + NO3– → 3Fe3+ + NO + 2H2O
ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O
Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3 ↓
Zn2+ + 2OH– → Zn(OH)2 ↓
Zn(OH)2 ↓ + 2OH– → ZnO22- + 2H2O
Sau phản ứng chỉ thu được kết tủa là Fe(OH)3
Câu 12. Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam.
B. 8,3 gam.
C. 2,0 gam.
D. 4,0 gam.
Lời giải:
Gọi a, b là số mol lần lượt của CuO và Al2O3
=> mhỗn hợp đầu= 80a + 102b = 9,1 (1)
Khí CO chỉ phản ứng với CuO
CuO + CO → Cu + CO2
a mol → a mol
Hỗn hợp chất rắn sau phản ứng gồm Cu (a mol) và Al2O3 (b mol)
=> mhỗn hợp sau = 64a + 102b = 8,3 (2)
Lấy (1) trừ (2) ta có: 16a = 0,8 => b = 0,05 mol
=> mCuO = 0,05.80 = 4 gam
Câu 13. Cho m gam hỗn hợp bột Zn và Fe vào lượng dư dung dịch CuSO4. Sau khi kết thúc các phản ứng, lọc bỏ phần dung dịch thu được m gam bột rắn. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Zn trong hỗn hợp ban đầu là
A. 12,67%.
B. 85,30%.
C. 90,27%.
D. 82,20%.
Lời giải:
Gọi x, y lần lượt là số mol của Zn, Fe
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
x x
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
y y
nCu= x + y mol
Vì khối lượng chất rắn trước và sau phản ứng bằng nhau nên mZn + mFe = mCu
Do đó 65x + 56y = 64(x + y) ⇔ x = 8y
Vậy phần trăm khối lượng của Zn trong hỗn hợp ban đầu là
%mZn= 65x65x+56y.100 = 90,27 %
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO + H2O
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2 + H2O
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O
Zn + HCl → ZnCl2 + H2
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.
