Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O l Al ra Al(NO3)3 | Al ra N2O

Phản ứng Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O$\uparrow$ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Al tác dụng HNO₃ loãng

2. Chi tiết quá trình cân bằng Al tác dụng với HNO₃ loãng

Xác định sự thay đổi số oxi hóa

Al⁰ + HN⁺⁵O₃$\to$ Al⁺³(NO₃)₃ + N⁺⁴₂O + H₂O.

Ta có quá trình cho - nhận e:

8 × || Al → Al³⁺ + 3e

3 × || 2N⁺⁵ + 8e → 2N⁺⁴ (N₂O)

⇒ Điền hệ số vào phương trình, chú ý không điền vào HNO₃

(vì N⁺⁵ ngoài vai trò oxi hóa còn giữ lại làm môi trường NO₃):

8Al + HNO₃ -----> 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + H₂O.

Bảo toàn nguyên tố Nitơ ⇒ hệ số của HNO₃ là 30.

Bảo toàn nguyên tố Hidro ⇒ hệ số của H₂O là 15.

⇒ 8Al + 30HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

3. Điều kiện phản ứng xảy ra giữa Al và HNO₃ loãng

Cho Al tác dụng với HNO₃ loãng ở Nhiệt độ thường.

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

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. Cho phản ứng: Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

Trong phương trình phản ứng trên, khi hệ số của Al là 8 thì hệ số của HNO₃ là

A. 24

B. 30

C. 26

D. 15

Lời giải:

Câu 2. Có các mệnh đề sau :

(1) Các muối nitrat đều tan trong nước và đều là chất điện li mạnh.

(2) Ion NO có tính oxi hóa trong môi trường axit.

(3) Khi nhiệt phâm muối nitrat rắn ta đều thu được khí NO₂

(4) Hầu hết muối nitrat đều bền nhiệt.

(5) Bạc bị thụ động trong axit nitric đặc nguội

Trong các mệnh đề trên số mệnh đề đúng là

A. 1.

B. 2.

C. 3

D. 4

Lời giải:

Câu 3. Hòa tan ba muối X, Y, Z vào nước thu được dung dịch chứa: 0,40 mol K⁺; 0,20 mol Al³⁺: 0,2 mol SO₄^2- và a mol Cl^-. Ba muối X, Y, Z là

A. KCl, K₂SO₄, AlCl₃.

B. KCl, K₂SO₄, Al₂(SO₄)₃.

C. KCl, AlCl₃, Al₂(SO₄)₃.

D. K₂SO₄, AlCl₃, Al₂(SO₄)₃.

Lời giải:

Câu 4. Trong phản ứng: Al + HNO₃ (loãng) → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O, tỉ lệ giữa số nguyên tử Al bị oxi hoá và số phân tử HNO₃ bị khử (các số nguyên, tối giản) là:

A. 8 và 6.

B. 4 và 15.

C. 4 và 3.

D. 8 và 30.

Lời giải:

Câu 5. Nhúng thanh Al vào dung dịch HNO₃ loãng, không thấy có khí thoát ra. Kết luận nào sao đây là đúng:

A. Al không phản ứng với dd HNO₃ loãng

B. Al bị thụ động hóa trong dd HNO₃ loãng

C. Al phản ứng với HNO₃ tạo ra muối amoni

D. Cả A và B đều đúng

Lời giải:

Câu 6. Hòa tan hoàn toàn hh X gồm 8,1 gam Al và 29,25 gam Zn bằng dung dịch HNO₃ 12,6% (vừa đủ) thu được V lit N₂O (đktc, khí duy nhất) và dd Y chứa 154,95 gam muối tan. Giá trị của V là:

A. 3,36

B. 5,04

C. 4,48

D. 6,72

Lời giải:

Câu 7. Criolit (còn gọi là băng thạch) có công thức phân tử Na₃AlF₆, được thêm vào Al₂O₃ trong quá trình điện phân Al₂O₃ nóng chảy để sản xuất nhôm. Criolit không có tác dụng nào sau đây?

A. Làm tăng độ dẫn điện của Al₂O₃ nóng chảy

B. Làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃

C.Tạo lớp ngăn cách để bảo vệ Al nóng chảy

D. Bảo vệ điện cực khỏi bị ăn mòn

Lời giải:

Câu 8. Trộn bột kim loại X với bột sắt oxit (gọi là hỗn hợp tecmit) để thực hiên phản ứng nhiệt nhôm dùng để hàn đường ray tàu hỏa. Kim loại X là:

A. Ag

B. Fe

C. Al

D. Cu

Lời giải:

Câu 9. Cho a gam Al vào 200 ml dung dịch gồm Cu(NO₃)₂ 0,3M và AgNO₃ 0,3M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được b gam chất rắn R. Nếu cho b gam R tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thì thu được 0,672 lít khí ở (đktc). Giá trị của a và b lần lượt là:

A. 2,16 và 10,86

B. 1,08 và 5,43

C. 8,10 và 5,43

D. 1,08 và 5,16

Lời giải:

Câu 10. M là hỗn hợp kim loại Ca và Al. Hòa tan a gam M vào lượng dư nước thu được 8,96 lít H₂ (đktc). Cũng hòa tan m gam X vào dung dịch KOH dư thì thu được 12,32 lít khí H₂ (đktc). Giá trị của m là:

A. 12,1

B. 21,8

C. 13,7

D. 24,2

Lời giải:

Câu 11. Hoà tan hoàn toàn 6,21 gam Al bằng dung dịch HNO₃ loãng (dư), thu được dung dịch X và 0,672 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí là N₂O và N₂. Tỉ khối của hỗn hợp khí Y so với khí H₂ là 18. Cô cạn dung dịch X, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là

A. 38,34 gam

B. 34,08 gam

C. 106,38 gam

D. 53,19 gam

Lời giải:

Câu 12. Cho 1,62 gam Al tác dụng với 1000 ml dung dịch X chứa Fe(NO₃)₂ 0,1M và Cu(NO₃)₂ 0,09M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là:

A. 2,88.

B. 2,68.

C. 5,76.

D. 5,68.

Lời giải:

Câu 13. Thí nghiệm nào sau đây có hiện tượng sinh ra kết tủa trắng và bọt khí thoát ra khỏi dung dịch?

A. Nhỏ từ từ dung dịch HCl vào ống nghiệm đựng dung dịch Na₂CO₃.

B. Nhỏ từ từ dung dịch CaCl₂ vào ống nghiệm đựng dung dịch AgNO₃.

C. Nhỏ từng giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm đựng dung dịch CuCl₂.

D. Nhỏ từ từ dung dịch H₂SO₄ vào ống nghiệm có sẵn một mẫu BaCO₃.

Lời giải: