Bài tập về axit HNO3

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 11 bài viết Bài tập về axit HNO3, nhằm giúp các em học tốt chương trình Hóa học 11.

Nội dung bài viết Bài tập về axit HNO3:
HNO3 là một axit mạnh và có tính oxi hóa mạnh nên khi phản ứng với kim loại, hay một hợp chất có tính khử như FeO, Fe3O4, Fe(OH)2, FeS, … cho muối nitrat của kim loại có số oxi hóa cao nhất và các sản phẩm khử NO2, NO, N2O, N2 hay NH3 tùy theo tính khử của kim loại và nồng độ của dung dịch axit. Thông thường sắt và các hợp chất của sắt khi tác dụng với HNO3 ở nồng độ đặc thì giải phóng khí NO2 và nồng độ loãng thì giải phóng khí NO. Chú ý nếu axit HNO3 hết mà Fe còn dư thì sẽ xảy ra phản ứng khử muối sắt (III) thành sắt (II).
Trong trường hợp sản phẩm khử là NH3 thì do có phản ứng với HNO3 tạo ra muối NH4NO3 nên không có khí thoát ra. Nếu bài toán cho hỗn hợp nhiều chất khử tác dụng với dung dịch HNO3 cho ta nhiều sản phẩm khử khác nhau thì nên sử dụng phương pháp bảo toàn electron hay phương pháp ion – electron để giải. Cách tính nhanh số mol anion NO3- tạo muối và HNO3 tham gia phản ứng. Không phụ thuộc vào số lượng và của các kim loại ta luôn có các bán phản ứng khử.
Chú ý: – Không sử dụng công thức trên để tính số mol axit phản ứng và số mol anion tạo muối nếu hỗn hợp ban đầu không phải hoàn toàn là kim loại. – Nếu hỗn hợp ban đầu không phải hoàn toàn là kim loại thì quy hỗn hợp ban đầu về các nguyên tố (hoặc đơn chất) rồi giải tương tự như trên. Thí dụ : Hoà tan hết x mol mỗi chất: FeS, FeS2, Fe, CuS, Cu2S, Cu, MgS, Mg vào dung dịch HNO3 đặc, nóng. Tính số mol HNO3 phản ứng theo x. Khi đó ta quy hỗn hợp về Fe, Cu, Mg, S. Các hợp chất sắt (II) và muối sunfua. Có tính oxi hóa mạnh như HNO3 loãng – Không có tính oxi hóa. Bị Al, Zn khử đến NH3.
Ví dụ 1: Hoà tan hết 12,064 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu trong 134ml dung dịch chứa NaNO3 1M và HCl 2M. Kết thúc phản ứng, nhỏ tiếp Vml dung dịch HCl 1M vào hỗn hợp thì kim loại vừa tan hết. Biết trong dung dịch thu được không còn NO3-. Tính giá trị của V và phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Trong giai đoạn đầu Fe chỉ bị oxi hoá về Fe2+ và kim loại còn dư. Giai đoạn sau do tính khử của Fe2+ yếu hơn Fe hoặc Cu nên kim loại phản ứng trước. Theo giả thiết kim loại vừa tan hết thì ngừng thêm H+ nên Fe2+ chưa bị oxi hoá thành Fe3+. Số mol H+ thêm vào là 4.0,134 – 0,268 = 0,268 mol. Phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
Ví dụ 2: Cho 42 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu vào 1 lít dung dịch HNO3 1M, kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y, V1 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và còn lại m gam Cu không tan. Nhỏ 800ml dung dịch HCl 1M vào thì kim loại vừa tan hết và thu thêm V2 lít khí NO nữa. a) Tính V1, V2 và m. b) Tính phần trăm khối lượng các kim loại trong X.
Giải: a) Gọi x, y lần lượt là số mol Fe và Cu chứa trong 42 gam X. Ta có: 56x + 64y = 42. Vì Cu còn dư nên Fe chỉ bị oxi hoá lên Fe2+. Khi nhỏ tiếp HCl vào hỗn hợp thực chất là thêm H+ thì do tính khử của Fe2+ yếu hơn Cu nên Cu phản ứng hết. Khi Cu vừa tan hết thì ngừng thêm H+ nên Fe2+ chưa bị oxi hoá thành Fe3+. Theo định luật bảo toàn số mol electron. Ta có: 2(x + y) = 0,75 + 0,6; x + y = 0,675. Giải hệ (1), (2) ta được b) Phần trăm khối lượng các kim loại trong X là %Fe = 20%; %Cu = 100% – 20% = 80%.
Ví dụ 3: Hoà tan hết 6,3 gam hỗn hợp X gồm Al, Mg trong 200 gam dung dịch HNO3 31,5%. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y và 1,568 lít hỗn hợp khí X gồm N2O và N2, có tỉ khối so với H2 là 19,71. Biết không có phản ứng tạo NH4NO3. a) Tính phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong X. b) Tính nồng độ phần trăm của các chất trong dung dịch Y. c) Cho Y phản ứng với lượng dư dung dịch NH3. Tính khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng.
Giải: a) Gọi a, b lần lượt là số mol của N2O và N2. Phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong X là %Al = 42,85%; %Mg = 57,15%. b) Nồng độ phần trăm của các chất trong Y là?. Ví dụ 4: Hoà tan hết 5,5 gam hỗn hợp gồm Al, Fe trong dung dịch HNO3 đặc, nóng (dư), sinh ra 10,08 lít khí NO2 (đktc). a) Tính phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. b) Hấp thụ hết lượng NO2 thu được ở trên vào 500ml dung dịch NaOH 1M, rồi cô cạn dung dịch thu được còn lại m gam chất rắn khan. Tính giá trị của m.
Ví dụ 5: Cho 15,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu vào dung dịch chứa NaNO3 và HCl; kết thúc phản ứng thu được dung dịch Y, 4 gam NO, còn lại 3,2 gam một kim loại không tan. a) Tính phần trăm khối lượng các kim loại trong X. b) Tính khối lượng NaNO3 và HCl tham gia phản ứng. Giải a) Kim loại không tan là Cu vì Cu có tính khử yếu hơn Fe nên khi Fe phản ứng hết rồi mới đến Cu phản ứng. Mặt khác, Cu còn dư nên Fe chỉ bị oxi hoá thành muối Fe2+. Phần trăm khối lượng của các kim loại trong X b) Bán phản ứng khử: 19,46 gam.
Ví dụ 6: Hoà tan hết 0,03 mol hỗn hợp X gồm MgS, FeS và CuS trong dung dịch HNO3, kết thúc các phản ứng thu được dung dịch Y và 0,15 mol hỗn hợp khí X gồm NO2 và NO có tỉ khối so với hiđrô là 20,33. Cho Y phản ứng với dung dịch NaOH đun nóng, không có khí thoát ra. Số mol HNO3 đã phản ứng là? Đáp án A.
Ví dụ 7: Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu2S, CuS, FeS2 và FeS tác dụng hết với HNO3 (đặc nóng, dư) thu được V lít khí chỉ có NO2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho toàn bộ Y vào một lượng dư dung dịch BaCl2, thu được 46,6 gam kết tủa, còn khi cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch NH3 dư thu được 10,7 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 38,08 B. 11,2 C. 24,64 D. 16,8 (Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2012 – Khối A).