Mở đầu
HNO₃ phản ứng với base như một acid, nhưng khi tác dụng với Cu, sản phẩm khí thường không phải H₂. Ta cần xét thêm khả năng nhận electron của nitrogen.
Tính acid mạnh
HNO₃ điện li gần như hoàn toàn:
$$\mathrm{HNO_3\rightarrow H^++NO_3^-}.$$
Nó phản ứng với base, oxide base và nhiều muối carbonate:
$$\mathrm{HNO_3+NaOH\rightarrow NaNO_3+H_2O},$$
$$2\mathrm{HNO_3}+\mathrm{CaCO_3}\rightarrow\mathrm{Ca(NO_3)_2}+\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}.$$
Kiểm tra nhanh
Sản phẩm khí thường không xuất hiện khi Cu tác dụng với HNO₃ là gì?
HNO₃ loãng thường cho NO với Cu.
HNO₃ đặc thường cho NO₂ với Cu.
H⁺ không tạo H₂ vì nitrate thể hiện tính oxi hóa mạnh.
Sản phẩm khử phụ thuộc kim loại và điều kiện.
Lời giải
**Cách làm**
Kim loại tác dụng với HNO₃ thường tạo muối nitrate, sản phẩm khử của N(+5) và nước, không giải phóng H₂.
Phản ứng với copper
Với HNO₃ đặc:
$$\mathrm{Cu}+4\mathrm{HNO_3}\rightarrow\mathrm{Cu(NO_3)_2}+2\mathrm{NO_2}+2\mathrm{H_2O}.$$
Với HNO₃ loãng, trong điều kiện phổ thông:
$$3\mathrm{Cu}+8\mathrm{HNO_3}\rightarrow3\mathrm{Cu(NO_3)_2}+2\mathrm{NO}+4\mathrm{H_2O}.$$
Cu từ 0 lên +2 là chất khử; nitrate có N(+5) bị khử nên HNO₃ là chất oxi hóa. NO không màu nhưng dễ bị O₂ oxi hóa thành NO₂ màu nâu đỏ.
Phân biệt hai vai trò của HNO₃
Trong phản ứng với NH₃ hoặc CaCO₃, HNO₃ cho proton nên thể hiện tính acid. Trong phản ứng với Cu, N(+5) nhận electron nên HNO₃ thể hiện tính oxi hóa.
Sản phẩm khử của HNO₃ phụ thuộc kim loại và điều kiện phản ứng. Hai phương trình của Cu giúp phân biệt trường hợp thường gặp, không phải quy tắc để suy mọi phản ứng kim loại–HNO₃.
Ứng dụng gắn với tính chất
Tính acid của HNO₃ được dùng để tạo muối nitrate như ammonium nitrate và calcium nitrate. Tính oxi hóa mạnh được dùng trong phá mẫu quặng và một số quá trình sản xuất chuyên dụng.
HNO₃ đặc có tính ăn mòn và có thể tạo NO₂ độc; các phản ứng chỉ thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát.
Ví dụ mẫu
Với 0,10 mol Cu phản ứng theo phương trình tạo NO₂ ở bảng, cần 0,40 mol HNO₃ và tạo 0,20 mol NO₂. Trong 0,40 mol nguyên tử N của acid, 0,20 mol đi vào Cu(NO₃)₂ và 0,20 mol vào NO₂.
> **Dễ nhầm:** Không lấy chỉ 0,20 mol NO₂ làm toàn bộ số mol acid.
Luyện tập
Trong phản ứng Cu với HNO₃ đặc tạo NO₂, hệ số HNO₃ tối giản là bao nhiêu?
Chưa đủ nitrate tạo muối và cân bằng H.
Phương trình chưa cân bằng O, H.
$\mathrm{Cu+4HNO_3\rightarrow Cu(NO_3)_2+2NO_2+2H_2O}$.
Đây không phải hệ số tối giản.
Lời giải
**Cách làm**
Phương trình cân bằng có hệ số $1:4:1:2:2$, nên hệ số HNO₃ là 4.
Ghi nhớ
- HNO₃ là acid mạnh và chất oxi hóa mạnh.
- Phản ứng với kim loại thường không tạo H₂; sản phẩm khử phụ thuộc kim loại và điều kiện.
Đang học