Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + N2O + N2 + H2O | Zn ra Zn(NO3)2

Phản ứng Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + N₂O + N₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO₃

2. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + N₂O + N₂ + H₂O (biết tỉ lệ mol của N₂O:N₂ = 2:3)

Vì tỉ lệ mol của N₂O : N₂ là 2 : 3

=> đặt 2 trước N₂O và đặt 3 trước N₂ sau đó tính tổng eletron nhận = 10.5 - 2.2.1 - 0 = 46

Chọn hệ số sao cho tổng electron cho = tổng electron nhận => nhân 23 ở quá trình cho eletron và nhân 1 ở quá trình nhận eletron

23Zn + 56HNO₃ → 23Zn(NO₃)₂ + 2N₂O + 3N₂ + 28H₂O

3. Điều kiện phản ứng Zn tác dụng HNO₃

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. Câu hỏi vận dụng liên quan

Câu 1. Cho 7,2 gam Mg tác dụng hết với dung dịch HNO₃ (dư), sinh ra 4,48 lít khí X (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Khí X là

A. N₂O.

B. NO₂.

C. N₂.

D. NO.

Lời giải:

Câu 2. Dung dịch Amoniac có thể hòa tan được Zn(OH)₂ là do:

A. Zn(OH)₂ là hidroxit lưỡng tính

B. Zn(OH)₂ là một bazơ ít tan

C. Zn(OH)₂ có khả năng tạo thành phức chất tan

D. Amoniac là một hợp chất có cực và là một bazơ yếu.

Lời giải:

Câu 3. Hợp chất nào sau đây của nitơ không được tạo ra khi cho HNO₃ tác dụng với kim loại?

A. N₂O

B. NH₄NO₃

C. NO₂

D. N₂O₅

Lời giải:

Câu 4. Cho phản ứng aFe + bHNO₃ → cFe(NO₃)₃ + dNO + eH₂O. Các hệ số a,b,c,d,e là những số nguyên đơn giản nhất. Tổng hệ số cân bằng tối giản trong phản ứng trên là

A. 8

B. 9

C. 7

D. 6

Lời giải:

Câu 5. Cho bột sắt vào dung dịch bạc natrat dư, sau khi kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch X gồm:

A. Fe(NO₃)₂, H₂O

B. Fe(NO₃)₂, AgNO₃

C. Fe(NO₃)₂, AgNO₃

D. Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, AgNO₃

Lời giải: