Mg + HNO3 đặc → Mg(NO3)2 + NO2 + H2O | Mg + HNO3 ra NO2

Phản ứng: Mg + HNO₃ đặc → Mg(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

1. Phương trình hóa học của phản ứng Mg tác dụng với HNO₃ đặc

Mg + 4HNO₃ đặc → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2. Điều kiện để Mg tác dụng với HNO₃ đặc

Phản ứng giữa magie (Mg) và HNO₃ đặc diễn ra ở nhiệt độ thường; phản ứng diễn ra nhanh hơn khi đun nóng.

3. Cách tiến hành thí nghiệm

Lấy vào ống nghiệm 1 – 2 ml dung dịch HNO₃ đặc, rồi cho một mảnh nhỏ Mg kim loại vào ống nghiệm đó.

4. Hiện tượng phản ứng

Mg tan dần trong dung dịch, sinh ra khí màu nâu đỏ là nitơ đioxit (NO₂).

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

5.1 Bản chất của Mg

Trong phản ứng trên, Mg là chất khử

5.2 Bản chất của HNO3

Trong phản ứng này, HNO3 hoạt động như một chất oxi hóa mạnh

6. Mở rộng kiến thức về HNO₃

6.1. HNO₃ có tính axit

HNO₃ là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng phân li hoàn toàn thành ion H⁺ và NO₃^-.

HNO₃ mang đầy đủ các tính chất của 1 axit như: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrat. Ví dụ:

MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

BaCO₃ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

6.2. HNO₃có tính oxi hóa mạnh:

Axit nitric là một trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Tùy thuộc vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử, mà HNO₃ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.

a. Tác dụng với kim loại:

+ HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat, H₂­O và sản phẩm khử của N⁺⁵ (NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).
+ Thông thường: HNO₃ loãng → NO, HNO₃ đặc → NO₂ .

+ Với các kim loại có tính khử mạnh: Mg, Al, Zn,… HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂, NH₄NO₃.

Cu + 4HNO_{3 đặc} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO_{3 loãng} → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO_{3 loãng} → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động trong dd HNO₃ đặc, nguội do tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit, do đó có thể dùng bình Al hoặc Fe để đựng HNO₃ đặc, nguội.

b. Tác dụng với phi kim:

HNO₃ có thể oxi hoá được nhiều phi kim, như:

S + 6HNO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

5HNO₃ + P $\stackrel{t^0}{\to }$H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

c. Tác dụng với hợp chất:

HNO₃ đặc còn oxi hóa được hợp chất vô cơ và hữu cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,… bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

4HNO₃ + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

4HNO₃ + FeCO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

7. Tính chất hóa học của Mg

- Magie là chất khử mạnh:

Mg → Mg²⁺ + 2e

7.1 Tác dụng với phi kim

Lưu ý:

- Do Mg có ái lực lớn với oxi: 2Mg + CO₂ → MgO. Vì vậy không dùng tuyết cacbonic để dập tắt đám cháy Mg.

7.2 Tác dụng với axit

- Với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng:

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

- Với dung dịch HNO₃:

4Mg + 10 HNO₃ → 4 Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3 H₂O

7.3 Tác dụng với nước

- Ở nhiệt độ thường, Mg hầu như không tác dụng với nước. Mg phản ứng chậm với nước nóng (do tạo thành hidroxit khó tan).

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

8. Tính chất vật lí của Mg

Magie là kim loại tương đối cứng, có màu trắng bạc, chất này rất nhẹ chỉ nặng khoảng 2/3 nhôm nếu cùng thể tích. Magnesium bị bao phủ lớp màng oxit khi để ngoài không khí. Mg có khối lượng riêng là 1,737 (g/cm3) có nhiệt độ nóng chảy là 648 độ C và sôi ở 1095 độ C.

9. Bài tập vận dụng liên quan đến Mg và HNO₃

Câu 1: Khi làm thí nghiệm với dung dịch HNO₃ đặc thường sinh ra khí nitơ đioxit gây ô nhiễm không khí. Công thức của nitơ đioxit là

A. NH₃.

B. NO.

C. NO₂.

D. N₂O.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Công thức của nitơ đioxit là NO₂.

Câu 2: Hòa tan hết 23,18 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Fe(NO₃)₃ vào dung dịch chứa 0,46 mol H₂SO₄ loãng và 0,01 mol NaNO₃, thu được dung dịch Y (chứa 58,45 gam chất tan gồm hỗn hợp muối trung hòa) và 2,92 gam hỗn hợp khí Z. Cho Y phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 0,91 mol NaOH, thu được 29,18 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng Fe(NO₃)₃ trong X là

A. 46,98%.

B. 41,76%.

C. 52,20%.

D. 38,83%.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

- Y+ NaOH thu được dung dịch chứa Na⁺ (0,91 + 0,01 = 0,92 mol), $S{O}_4^{2-}$(0,46 mol).

Bảo toàn điện tích vừa đủ ⇒ Y không còn $N{O}_3^{-}$.

- Đặt u là tổng khối lượng của Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺. Đặt $n_{N{H}_4^{+}}$ = v mol

m_muối = u + 18v + 0,01.23 + 0,46.96 = 58,45 gam (1)

$n_{O{H}^{-}}$ _{trong kết tủa} = (0,91 − v) mol

→ $m_{\downarrow }$ = u + 17.(0,91 − v) = 29,18 gam (2)

Từ (1), (2) → u = 13,88 gam và v = 0,01 mol

$n_{N{O}_3^{-}\left(X\right)}=\frac{m_X-u}{62}$ = 0,15 mol → $n_{Fe{\left(N{O}_3\right)}_3}=\mathrm{0,05}mol$

→ % Fe(NO₃)₃ = $\frac{\mathrm{0,05.242}}{\mathrm{23,18}}.100$ = 52,20%

Câu 3: Cho hỗn hợp X gồm a mol Fe và 0,21 mol Mg vào dung dịch Y chứa Cu(NO₃)₂ và AgNO₃ (tỉ lệ mol tương ứng 3:2). Sau khi các phản ứng kết thúc, thu được dung dịch Z và 27,84 gam chất rắn T gồm ba kim loại. Hòa tan toàn bộ T trong lượng dư dung dịch H₂SO₄ đặc nóng, thu được 0,33 mol SO₂ (sản phẩm khử duy nhất của H₂SO₄). Giá trị của a là

A. 0,09.

B. 0,08

C. 0,12.

D. 0,06.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

27,84 gam chất rắn T gồm Fe (x mol), Cu (3y mol) và Ag (2y mol)

Bảo toàn khối lượng:

56x + 64.3y + 108.2y = 27,84 (1)

Bảo toàn electron:

3x + 2.3y + 1.2y = 0,33.2 (2)

Từ (1) và (2) → x = y = 0,06 mol

Bảo toàn electron khi X tác dụng với Y:

$\begin{array}{c}(a-x).2+\mathrm{0,21.2}=2.3y+1.2y\\ \to a=\mathrm{0,09}mol\end{array}$

Câu 4: Dãy gồm các chất không bị hòa tan trong dung dịch HNO₃ đặc nguội là

A. Al, Zn, Cu

B. Al, Cr, Fe

C. Zn, Cu, Fe

D. Al, Fe, Mg

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Các kim loại Al, Cr, Fe bị thụ động hóa trong H₂SO₄ và HNO₃ đặc, nguội do tạo trên bề mặt kim loại một lớp màng oxit đặc biệt, bền với axit và ngăn cản hoặc ngừng hẳn sự tiếp diễn của phản ứng.

Câu 5: Trước khi thi đấu các môn thể thao, các vận động viên thường xoa một ít chất X dưới dạng bột mịn màu trắng làm tăng ma sát và hút ẩm. X là

A. MgCO₃. B. CaOCl₂. C. CaO. D. Tinh bột.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Chất X là MgCO₃có tên gọi là magie cacbonat.

MgCO₃là chất bột rắn, màu trắng, mịn, nhẹ có tác dụng hút ẩm rất tốt. Khi thi đấu, bàn tay của các vận động viên thường có nhiều mồ hôi, sẽ làm giảm độ ma sát khiến các vận động viên không thể nắm chắc các dụng cụ thi đấu. Điều này không chỉ ảnh hưởng xấu đến thành tích mà còn gây nguy hểm. MgCO₃có tác dụng thấm hút mồ hôi, đồng thời tăng cường độ ma sát giữa bàn tay các các dụng cụ thi đấu. Giúp các vận động viên thi đấu tốt hơn.

Câu 6: Cho 2,4 gam Mg vào dung dịch HCl dư đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được V lít H₂ (ở đktc). Giá trị của V là

A. 2,24 lít. B. 6,72 lít. C. 3,36 lít. D. 4,48 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Bảo toàn electron:

2$n_{H_2}$ = 2n_Mg

→ $n_{H_2}$ = n_Mg = 0,1 mol

V = 2,24 lít

Câu 7: Nung nóng một hỗn hợp gồm CaCO₃ và MgO tới khối lượng không đổi , thì số gam chất rắn còn lại chỉ bằng 2/3 số gam hỗn hợp trước khi nung. Vậy trong hỗn hợp ban đầu thì CaCO₃ chiếm phần trăm theo khối lượng là :

A. 75,76% B. 24,24% C. 66,67% D. 33,33%

Hướng dẫn giải

Đáp án A

CaCO₃ → CaO + CO₂↑

Giả sử số mol CaCO₃ trong hỗn hợp đầu là 1 mol

→$n_{C{O}_2}$= $n_{CaC{O}_3}$= 1 mol

→ m_trước – m_sau = $m_{C{O}_2}$ = m_trước – 2/3m_trước

→ m_trước = 3.$m_{C{O}_2}$ = 3.1.44 = 132g

→ %$m_{CaC{O}_3}$ = $\frac{1.100}{132}.100$ = 75,76%

Câu 8: Trong công nghiệp, Mg được điều chế bằng cách nào dưới đây?

A. Điện phân nóng chảy MgCl₂.

B. Điện phân dung dịch MgSO₄.

C. Cho kim loại K vào dung dịch Mg(NO₃)₂.

D. Cho kim loại Fe vào dung dịch MgCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Kim loại kiềm thổ chỉ được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogenua

MgCl₂ $\stackrel{dpnc}{\to }$Mg + Cl₂

Câu 9: Trong một cốc có a mol Ca²⁺, b mol Mg²⁺, c mol Cl^-, d mol HCO₃^-. Biểu thức liên hệ giữa a,b,c,d là:

A. a + b = c + d B. 2a + 2b = c + d

C. 3a + 3b = c + d D. 2a+b=c+ d

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích

$\sum _{}{n}_{dientich(+)}=\sum _{}{n}_{dientich(-)}$
→ $2.n_{C{a}^{2+}}+2.n_{M{g}^{2+}}={1.}_{C{l}^{-}}+1.n_{HC{O_3}^{-}}$

→ 2a + 2b = c + d

Câu 10: Hòa tan hoàn toàn 3,9 gam hỗn hợp Al và Mg trong dung dịch HCl dư, thu được 4,48 lít (ở đktc) khí H₂ và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là

A. 11,6.

B. 17,7.

C. 18,1.

D. 18,5.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

$n_{H_2}=\mathrm{0,2}mol\to n_{HClpu}=\mathrm{0,4}mol$

$\to n_{C{l}^{-}}$_(muối) = 0,4 mol

→ m_muối = m_{kim loại} + m_Cl^- _muối = 18,1 gam

Câu 11: Cho 7,8 gam hỗn hợp X gồm Mg và Al tác dụng vừa đủ với 5,6 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm Cl₂ và O₂ thu được 19,7 gam hỗn hợp Z gồm 4 chất. Phần trăm khối lượng của Al trong X là:

A. 34,62%.

B. 65,38%.

C. 30,77%.

D. 69,23%.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Gọi số mol Cl₂ và O₂ trong hỗn hợp Y lần lượt là x và y mol.

Gọi số mol Mg và Al trong hỗn hợp X lần lượt là a và b mol.

$\begin{array}{c}\to \left(\begin{array}{c}x+y=\frac{\mathrm{5,6}}{\mathrm{22,4}}\\ 71x+32y=\mathrm{19,7}-\mathrm{7,8}\end{array}\right)\\ \to \left(\begin{array}{c}x=\mathrm{0,1}\\ y=\mathrm{0,15}\end{array}\right)\left(mol\right)\end{array}$

$\begin{array}{c}\to \left(\begin{array}{c}BTKL:24a+27b=\mathrm{7,8}\\ BTelectron:2a+3b=\mathrm{0,1.2}+\mathrm{0,15.4}\end{array}\right)\\ \to \left(\begin{array}{c}a=\mathrm{0,1}\\ b=\mathrm{0,2}\end{array}\right)\left(mol\right)\end{array}$

$\%m_{Al}=\frac{\mathrm{0,2.27}}{\mathrm{7,8}}=\mathrm{69,23}\%$

Câu 12: Khi tham gia vào các phản ứng hoá học, nguyên tử kim loại Mg sẽ:

A. nhận proton.

B. cho proton.

C. bị oxi hoá.

D. bị khử.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Khi tham gia vào các phản ứng hoá học, nguyên tử kim loại Mg sẽ đóng vai trò là chất khử hay chất bị oxi hoá.