Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O | Zn ra Zn(NO3)2

Phản ứng Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO₃ đặc

2. Chi tiết cân bằng phương trình phản ứng Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Zn⁰ + HN⁺⁵O₃ → Zn⁺²(NO₃)₂+ N⁺⁴O₂ + H₂O

1 x II (Zn → Zn⁺² + 2e)

2 x II (N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴)

Phương trình hóa học:

Zn + 4HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3. Điều kiện phản ứng xảy ra Zn tác dụng HNO₃ đặc

Nhiệt độ thường

4. Hiện tượng phương trình sau phản ứng Zn tác dụng HNO₃

Kim loại tan dần tạo thành dung dịch không màu và khí màu nâu đỏ thoát ra.

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

5.1. 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.

5.2. 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.

6. Tính chất hóa học của kẽm

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

6.1. Tác dụng với phi kim

Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim.

2Zn + O₂ → 2ZnO

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

6.2. 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

6.3. Tác dụng với H₂O

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

6.4. 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

6.5. Điều chế Zn

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

7. 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.

8. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Cho phản ứng hóa học sau: Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NO + NO₂ + H₂O

Tổng hệ số (nguyên, tối giản) của phản ứng trên là bao nhiêu? Biết tỉ lệ số mol NO : NO₂ = 1 : 1)

A. 10

B. 12

C. 13

D. 15

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. Cho một lượng hỗn hợp bột Zn vào dung dịch X gồm FeCl₂ và CuCl₂. Khối lượng chất rắn sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn nhỏ hơn khối lượng bột Zn ban đầu là 1 gam. Cô cạn phần dung dịch sau phản ứng thu được 27,2 gam

A. 13,1 gam.

B. 14,1 gam.

C. 17,0 gam.

D. 19,5 gam.

Lời giải:

Câu 4. Trường hợp nào sau đây xảy ra sự ăn mòn hoá học?

A. Tôn (sắt tráng kẽm) để ngoài không khí ẩm (có vết sây sát sâu tới lớp sắt bên trong).

B. Sợi dây đồng nối với một sợi dây nhôm để ngoài không khí ẩm.

C. Vỏ tàu biển tiếp xúc với nước biển.

D. Thiếc bị bằng thép trong lò đốt tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao.

Lời giải:

Câu 5. Cuốn một sợi dây thép vào một thanh kim loại rồi nhúng vào dung dịch H₂SO₄ loãng. Quan sát thấy bọt khí thoát ra rất mạnh từ sợi dây thép. Thanh kim loại có thể là kim loại nào trong số kim loại sau ?

A. Mg

B. Zn

C. Cu

D. Pt

Lời giải:

Câu 6. Cho 6,5 gam Zn tác dụng với HNO₃ dư thu được V lít NO₂ (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của V là

A. 2,24

B. 3,36

C. 4,48

D. 6,72

Lời giải:

Câu 7. Cho kim loại kẽm tác dụng với HNO₃. Kẽm đóng vai trò là chất gì?

A. Khử

B. oxi hóa

C. vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa

D. môi trường.

Lời giải:

Câu 8. Cho m gam kim loại Zn tác dụng hết với dung dịch HNO₃ loãng, sinh ra 0,56 lít khí N₂O (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị m là

A. 6,5 gam.

B. 20,48 gam.

C. 12,8 gam.

D. 5,6 gam.

Lời giải:

Câu 9. Cho 11 g hỗn hợp hai kim loại Al và Fe vào dung dịch HNO₃ loãng dư, thu được 6,72 lit khí NO (đktc) duy nhất. Khối lượng (g) Fe trong hỗn hợp đầu?

A. 5,6 gam

B. 2,8 gam

C. 8,4 gam

D. 4,2 gam

Lời giải:

Câu 10. Cho m (g) hỗn hợp Mg, Al, Zn tác dụng với 0,224 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 0,336 lit H₂ đktc. Làm khô dung dịch Y thu được 2,49 gam chất rắn khan. m có giá trị là:

A. 3,12

B. 1,43

C. 2,14

D. 0,715

Lời giải:

Câu 11. Cho hỗn hợp X gồm Fe(NO₃)₂ và ZnO vào dung dịch H₂SO₄ loãng (dư) thu được dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH loãng (dư) vào Y thu được kết tủa là

A. Fe(OH)₃ và Zn(OH)₂.

B. Fe(OH)₃.

C. Fe(OH)₂ và Zn(OH)₂.

D. Fe(OH)₂.

Lời giải:

Câu 12. Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al₂O₃ nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là

A. 0,8 gam.

B. 8,3 gam.

C. 2,0 gam.

D. 4,0 gam.

Lời giải:

Câu 13. Cho m gam hỗn hợp bột Zn và Fe vào lượng dư dung dịch CuSO₄. Sau khi kết thúc các phản ứng, lọc bỏ phần dung dịch thu được m gam bột rắn. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Zn trong hỗn hợp ban đầu là

A. 12,67%.

B. 85,30%.

C. 90,27%.

D. 82,20%.

Lời giải: