Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2 + H2O l Al ra Al(NO3)3

Phản ứng Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N_2$\uparrow$ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Al tác dụng HNO₃

2. Cách cân bằng phản ứng Al tác dụng HNO₃

a) Xác định vai trò của từng chất tham gia phản ứng và nêu sự oxi hóa, sự khử:

Al⁰ + H⁺⁵NO₃ loãng →Al⁺³(NO₃)₃+ N⁰₂+ H₂O

Số oxi hóa của Al tăng từ 0 lên +3 => Al là chất khử

Số oxi hóa của N giảm từ +5 xuống 0 => HNO₃ là chất oxi hóa

Sự oxi hóa: Al → Al⁺³ + 3e

Sự khử: 2N⁺⁵ + 10e → N₂

b) Cân bằng phản ứng trên theo phương pháp thăng bằng electron.

⁰Al + H⁺⁵NO₃ loãng →⁺³Al(NO₃)₃+ ⁰N₂ + H₂O

3. Điều kiện phản ứng xảy ra Al tác dụng HNO₃

Dung dịch HNO₃ loãng

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1. 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)

4.2. 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.

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 + HNO_{3 đặc} → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO_{3 loãng} → muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO_{3 loãng lạnh} → muối nitrat + H₂

Mg(rắn) + 2HNO_{3 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 + 4HNO_{3 đặc} → 4NO₂ + 2H₂O + CO₂

P + 5HNO_{3 đặc} → 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO_{3 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%) → 3S_{kết tủa} + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO_{3 đặc} → PbSO_{4 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. Phát biểu nào sau đây là sai?

A. Dung dịch AlCl₃ và Al₂(SO₃)₃ làm quỳ tím hóa hồng

B. Al(OH)₃, Al₂O₃, Al đều là các chất lưỡng, tính

C. Nhôm là kim loai nhẹ và có khả năng dẫn điện Iot

D. Từ Al₂O₃ có thế điều chế được Al.

Lời giải:

Câu 2. Hiện tượng nào xảy ra khi cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch AlCl₃?

A. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện

B. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức, sau đó kết tủa tan dần

C. Ban đầu không thấy hiện tượng, sau đó kết tủa xuất hiện, rồi tan dần.

D. Xuất hiện kết tủa keo trắng ngay lập tức và không tan,

Lời giải:

Câu 3. Cho 3,82 gam hợp kim Ba, Al vào nước dư chỉ thu được dung dịch chưa duy nhất một muối. Khối lượng Ba là:

A. 3.425 gam.

B. 1,644 gam.

C. 1,370 gam,

D. 2,740 gam

Lời giải:

Câu 4. Cho một lá nhôm vào ống nghiệm chứa dung dịch Hg(NO₃)₂, thấy có một lớp thủy ngân bám trên bề mặt nhôm. Hiện tượng tiếp theo quan sát được là:

A. khí hiđro thoát ra mạnh.

B. khí hiđro thoát ra sau đó dừng lại ngay.

C. lá nhôm bốc cháy.

D. lá nhôm tan ngay trong thủy ngân và không có phản ứng.

Lời giải:

Câu 5. Cho sơ đồ phản ứng sau: Al → X → Al₂O₃ → Y→ Z → Al(OH)₃

X, Y, Z lần lượt có thể là:

A. Al(NO₃)₃, NaAlO₂, AlCl₃

B. Al(NO₃)₃, Al(OH)₃, AlCl₃

C. AlCl₃, Al₂(SO₄)₃, NaAlO₂

D. AlCl₃, NaAlO₂, Al₂(SO₄)₃

Lời giải: