Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2 + H2O | Zn ra Zn(NO3)2

Phản ứng Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO₃ loãng ra N₂

2. Hướng dẫn cân bằng phản ứng Zn tác dụng HNO₃ loãng

→ 5Zn + 12HNO₃ → 5Zn(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

3. Điều kiện phản ứng xảy ra khi cho Zn + HNO₃ loãng

Nhiệt độ thường

4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

4.1. Bản chất của Zn (Kẽm)

- Trong phản ứng trên Zn là chất khử.

- Zn là kim loại hoạt động có tính khử mạnh tác dụng được với các axit.

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 hoá học của Zn

Kẽm là kim loại hoạt động có tính khử mạnh Zn → Zn²⁺ + 2e

5.1. Tác dụng với phi kim

Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim.

2Zn + O₂ → 2ZnO

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

5.2. Tác dụng với axit

- Với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

- Với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc:

Zn + 4HNO₃ đ → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

5.3. Tác dụng với H₂O

Phản ứng này hầu như không xảy ra vì trên bề mặt của kẽm có màng oxit bảo vệ.

5.4. Tác dụng với bazơ

Kẽm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)₂....

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)4] + H₂

5.5. Điều chế

Kẽm là nguyên tố được sử dụng phổ biến thứ 4, sau sắt, đồng, nhôm. Khoảng 70% lượng kẽm hiện nay đến từ việc khai thác quặng kẽm, phần còn lại sẽ từ hoạt động tái chế. 95% kẽm khai thác từ quặng sulfit. Trên thế giới các mỏ quặng kẽm tập trung nhiều tại Trung Quốc, Peru và Australia.

Quặng kẽm sẽ được nghiền nhỏ và trải qua nhiều công đoạn xử lý, tinh chế để thu được kim loại kẽm tinh khiết:

Chuyển kẽm sulfit thành kẽm oxit: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2.
Khử kẽm oxit với cacbon hoặc CO ở 950 °C tạo kim loại kẽm ở dạng hơi. Hơi kẽm được thu hồi trong bình ngưng tụ:
2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2.

Ngoài ra có thể khử ZnO bằng phương pháp sử dụng dung dịch H2SO4 sau đó điện phân thu kẽm kim loại:

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

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. Hệ số của HNO₃ trong phản ứng:

Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + N₂O + N₂ + H₂O (biết tỉ lệ mol của N₂O : N₂ = 2 : 3) là

A. 55.

B. 56.

C. 70.

D. 50.

Lời giải:

Câu 2. Cho phương trình hoá học: Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Tổng hệ số cân bằng (nguyên, tối giản) của phản ứng là

A. 26

B. 28

C. 27

D. 29

Lời giải:

Câu 3. Hòa tan hoàn toàn 6,5 gam Zn trong dung dịch HNO₃ loãng, dư thu được dung dịch X và 0,224 lít khí N₂ (đktc). Khối lượng muối trong dung dịch X là

A. 18,90 gam.

B. 17,80 gam.

C. 19,9 gam.

D. 28,35 gam.

Lời giải:

Câu 4. Hòa tan hoàn toàn 13,00 gam Zn trong dung dịch HNO₃ loãng, dư thu được dung dịch X và 0,448 lít khí X duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch X thu được 39,8 gam chất rắn. Khí X là:

A. NO₂

B. N₂

C. N₂O

D. NO

Lời giải:

Câu 5. Nhiệt phân hoàn toàn 17,0 gam AgNO₃ thu được a gam kim loại. Giá trị của a là

A. 2,7 gam.

B. 10,8 gam.

C. 5,4 gam.

D. 13,5 gam.

Lời giải:

Câu 6. Cho 1,12 lít khí N₂ tác dụng với 4,48 lít khí H₂ tạo ra V lít khí NH₃ (điều kiện tiêu chuẩn). Biết hiệu suất phản ứng là 25%. Tính giá trị của V?

A. 2,24 lít

B. 5,6 lít

C. 0,56 lít

D. 1,12 lít

Lời giải:

Câu 7. Điểm giống nhau giữa khí nito và khí cacbonic là:

A. Đều không tan trong nước

B. Đều có tính Oxi hóa và tính khử

C. Đều không duy trì sự cháy và sự sống

D. Tất cả đáp án trên đều đúng

Lời giải:

Câu 8. Cho các câu sau nói về tính chất của nito:

1) Hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp (-196⁰C)

2) Có khả năng đông nhanh

3) Tan nhiều trong nước

4) Nặng hơn Oxi

5) Kém bền, dễ bị phân hủy thành nitơ nguyên tử

Tìm các tính chất không thuộc về khí nitơ?

A. (1); (3); (4)

B. (1); (2)

C. (3); (4); (5)

D. (2); (3); (5)

Lời giải:

Câu 9. Cho hổn hợp X gồm 0,05 mol Cu; 0,1 mol Zn; 0,15 mol Al vào 500 ml dung dịch HCl. Phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y và hổn hợp rắn Z. Cho Z và dung dịch HNO₃ có dư thu được 2,24 lít NO (đktc). Tìm nồng độ dung dịch HCl

A. 1,8M

B. 3M

C. 0,9M

D. 2,5M

Câu 10. Cho dung dịch NH₃ đến dư vào dung dịch chứa AlCl₃ và ZnCl₂ thu được kết tủa A. Nung A được chất rắn B. Cho luồng hiđro đi qua B nung nóng sẽ thu được chất rắn nào trong số các chất sau?

A. Zn và Al₂O₃.

B. Al và Zn.

C. Al₂O₃.

D. Al và ZnO.

Lời giải:

Câu 11. Hoà tan hết hỗn hợp X gồm Zn và ZnO trong dung dịch HNO₃ loãng dư thấy không có khí bay ra và trong dung dịch chứa 56,7 gam Zn(NO₃)₂ và 4 gam NH₄NO₃. Phần trăm khối lượng Zn trong X là

A. 33,33%

B. 66,67%

C. 61,61%

D. 50,00%

Lời giải:

Câu 12. Cho m (g) hỗn hợp Mg, Al, Zn tác dụng với 0,112 lit Cl₂ ở đktc, phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch axit HCl dư thu được dung dịch Y và 0,168 lit H₂ đktc. Làm khô dung dịch Y thu được 1,245 gam chất rắn khan. m có giá trị là:

A. 0,3575

B. 1,4300

C. 2,1400

D. 0,7150

Lời giải:

Câu 13. Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng?

A. Al, Mg, Cu

B. Fe, Mg, Ag

C. Al, Fe, Mg

D. Al, Fe, Cu

Lời giải:

Câu 14. Cho hỗn hợp gồm 1 mol chất A và 1 mol chất B tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đăc, nóng (dư) tạo ra 1 mol khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất). Hai chất A, B là

A. Fe, Fe₂O₃

B. Fe, FeO

C. Fe₃O₄, Fe₂O₃

D. FeO, Fe₃O₄

Lời giải: