Dạng 6: Nhiệt phân muối nitrat - Chuyên đề Hóa 11
A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa
Các muối nitrat đều dễ bị nhiệt phân.
- Nếu muối nitrat của kim loại đứng trước Mg → muối nitrit và O2
- Nếu muối của kim loại trung bình (từ Mg đến Cu) → oxit kim loại + NO2 + O2
- Nếu muối nitrat của kim loại sau Cu → kim loại + NO2 + O2
* Một số phản ứng đặc biệt:
2Fe (NO3)3 → Fe2O3 + 6NO2 + 3/2O2
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
Những lưu ý khi giải bài tập về phản ứng nhiệt phân muối nitrat:
- Khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng khí đã sinh ra.
- Khí sinh ra sau phản ứng thường được dẫn qua nước. Khi đó có phương trình phản ứng sau:
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Ví dụ minh họa
Bài 1: Nung nóng 66,2 gam Pb (NO3)2 thu được 55,4 gam chất rắn.
a. Tính hiệu suất của phản ứng phân hủy.
b. Tính thể tích các khí thoát ra (đktc) và tỷ khối của hỗn hợp khí so với không khí.
Bài giải:
Phương trình phản ứng như sau:
Pb (NO3)2 → PbO + 2NO2 + 1/2 O2
x 2x 1/2x mol
mNO2 + mO2 = 46.2x + 32.0,5x = 66,2 – 55,4
⇒ x = 0,1 mol
a. Khối lượng của Pb (NO3)2 phản ứng là: mPb (NO3)2 = 0,1.331 = 33,1 gam
Hiệu suất phản ứng thủy phân là: H = 33,1/66,2.100% = 50%
b. Ta có thể tích khí thoát ra là:
V = (0,1.2 + 0,1/2).22,4 = 5,6 lít
Mtb = (0,2.46 + 0,05.32)/0,25 = 43,2 gam
⇒ dhh/kk = 43,2/29 = 1,49
Bài 2: Khi nhiệt phân hoàn toàn muối nitrat của kim loại hóa trị 1 thu được 32,4 gam kim loại và 10,08 lít khí (đktc). Xác định công thức và tính khối lượng muối ban đầu.
Bài giải:
Gọi M là kim loại cần tìm ⇒ Muối nitrat là: MNO3
MNO3 → M + NO2 + 1/2 O2
x x x x/2
x + x/2 = 1,5x = 10,08/22,4 = 0,45 ⇒ x = 0,3
M = 32,4/0,3 = 108 ⇒ M là Ag
mcr = 67,3 – (0,8.46 + 0,2.32) = 24,1 gam
Bài 3: Nung 6,58 gam Cu (NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH bằng?
Bài giải:
Ta có: nNO2 = 0,03 ⇒ nHNO3 = 0,03 mol ⇒ CM = 0,1 M ⇒ pH = 1
Vậy dung dịch Y có pH bằng 1.
Bài 4: Phân huỷ hoàn toàn 18,8g muối nitrat của một kim loại hoá trị II, thu được 8g oxit của kim loại đó. Vậy kim loại đó là kim loại gì?
Bài giải:
Ta có:
nNO2 = 0,2 ⇒ nM (NO3)2 = 0,1 mol
⇒ MM (NO3)2 = 18,8/0,1 = 188
⇒ M = 64 là Cu
Vậy kim lại cần tìm là Đồng
Bài 5: Đem nung một khối lượng Cu (NO3)2 sau một thời gian dừng lại, làm nguội, rồi cân thấy khối lượng giảm 0,54g. Vậy khối lượng muối Cu (NO3) đã bị nhiệt phân là?
Bài giải:
Ta có: nNO2 = 0,01 mol
⇒ nCu (NO3)2 = 0,005 mol
⇒ mCu (NO3)2 = 0,94 gam
Vậy khối lượng muối Cu (NO3) đã bị nhiệt phân là 0,94 gam.
Bài 6: Nhiệt phân hoàn toàn 4,7 gam muối nitrat của kim loại M thu được 2 gam chất rắn. Công thức của muối là?
Bài giải:
Công thức muối nitrat là M (NO3)n; nNO2 = 0,05 mol ⇒ nM (NO3)n = 0,05/n
⇒ MM (NO3)n = 94n
⇒ M = 32n
⇒ M = 64.
Công thức của muối là Cu (NO3)2.
B. Bài tập trắc nghiệm
Bài 1: Hòa tan m gam Al vào dung dịch HNO3 loãng vừa đủ, thu được 17,92 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm N2O và N2 biết tỉ khối hơi của X so với H2 là 18 (không còn sản phẩm khử nào khác) và dung dịch Y chứa a gam muối nitrat. Giá trị của m là?
A. 21,6 B. 97,2 C. 64,8 D. 194,4
Đáp án: C
MX = 18.2 = 36 ⇒ nN2O/nN2 = 1/1 ⇒ nN2 = nN2O = 0,4; nAl = (10nN2 + 8nN2O)/3 = 2,4 mol; m = 2,4.27 = 64,8 gam
Bài 2: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm (21,6 gam Ag và 32 gam Cu) trong HNO3 loãng dư thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm (NO2 và NO), biết tỉ khối hơi của Z so với H2 là 21 (không còn sản phẩm khử nào khác) và dd Y. Giá trị của V là?
A. 17,92 B. 13,44 C. 20,16 D. 15,68
Đáp án: A
MX = 21.2 = 42; nNO2/nNO = 3/1 = 3x/x ⇒ 0,2.1 + 0,5.2 = 3x + 3x ⇒ x = 0,2. Vậy V = 0,2.4.22,4 = 17,92 lít
Bài 3: Hòa tan 26,6 gam hỗn hợp X gồm (Ag, Cu, Fe) vào dung dịch HNO3 20,16% vừa đủ, thu được 6,72 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và m gam muối. Giá trị của m:
A. 54,5 B. 82,4 C. 73,1 D. 55,8
Đáp án: B
nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol; nNO3- tạo muối = 3nNO ⇒ m = mX + mNO3- tạo muối = 26,6 + 62.0,9 = 82,4 gam
Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam một kim loại M trong dung dịch HNO3 ta thu được 4,48 lít NO (đktc). Kim loại M là?
A. Zn = 65. B. Fe = 56. C. Mg = 24. D. Cu = 64.
Đáp án: D
nM = 0,2.3/n = 0,6/n ⇒ M = 19,2. n/0,6 = 32n ⇒ M là Cu
Bài 5: Khi cho kim loại tác dụng với HNO3, thu được sản phẩm khử X. X không thể là chất nào sau đây?
A. NO B. N2 C. NH4NO3 D. N2O5
Đáp án: D
Bài 6: Những kim loại nào sau đây không tác dụng được với dung dịch HNO3 đặc, nguội?
A. Fe, Al, Cr B. Cu, Ag, Cr
C. Al, Fe, Cu D. Mn, Ni, Al
Đáp án: A
Bài 7: 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 dung dịch HNO3 loãng
B. Al bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 loãng
C. Al phản ứng với HNO3 tạo ra muối amoni
D. Cả A và B đều đúng
Đáp án: C
Bài 8: Hiện tượng nào xảy ra khi cho mảnh đồng kim loại vào dung dịch HNO3 loãng?
A. Không có hiện tượng gì
B. dd có màu xanh, H2 bay ra
C. dd có màu xanh, có khí màu nâu bay ra
D. dd có màu xanh, có khí không màu bay ra, bị hoá nâu trong không khí.
Đáp án: D
Bài 9: Hoà tan hết 18,8 gam hỗn hợp Fe; FeO; Fe3O4; Fe2O3 trong dung dịch HNO3 đặc nóng dư được 3,36 lít khí NO2 (đktc), sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y được m gam muối. Giá trị của m là?
A. 64,9 B. 60,5 C. 28,1 D. 65,3
Đáp án: B
Quy đổi 18,8 gam hỗn hợp X thành Fe và O ⇒ 56x + 16y = 18,8 (1); 3x – 2y = 0,15 (2); Từ 1,2 ⇒ x = 0,25 và y = 0,3; m = 0,25. (56 + 62.3) =60,5 gam.
Bài 10: Đốt cháy 5,6g bột Fe trong bình đựng O2 thu được 7,36g hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Hoà tan hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3 vừa đủ thu được V ml (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 (không còn sản phẩm khử nào khác của N+5) và dung dịch Z. Tỉ khối của Y so với H2 bằng 19. Giá trị của V là?
A. 0,336 lít B. 0,224 lít C. 0,896 lít D. 1,008 lít
Đáp án: C
MY = 19.2 = 38; nNO/nNO2 = 1/1 = x/x; nO = (7,36 -5,6)/16 = 0,11 mol;
0,1.3 – 0,11.2 = 3x + x ⇒ x = 0,02 ⇒ V = 0,04.22,4 = 0,896 lít
Bài 11: Đem nung hỗn hợp A gồm: x mol Fe và 0,15 mol Cu, trong không khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn hợp B, gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hòa tan hết lượng hỗn hợp B trên bằng dung dịch HNO3 đậm đặc, thì thu được 0,6 mol NO2. Trị số của x là:
A. 0,7 mol B. 0,6 mol C. 0,5 mol D. 0,4 mol
Đáp án: A
nO = y mol; 56x + 0,15.64 + 16y = 63,2 (1); 3x + 0,15.2 = 2y + 0,6 (2)
Từ 1,2 ⇒ x = 0,7 và y = 0,9)
Bài 12: Tìm phản ứng nhiệt phân sai:
A. NH4NO3 −tº→ N2O + 2H2O
B. 2NaNO3 −tº→ 2NaNO2 + O2
C. 2AgNO3 −tº→ 2Ag + 2NO2 + O2
D. 2Fe (NO3)2 −tº→ 2FeO + 4NO2 + O2
Đáp án: D
Bài 13: Nung 67,2g hỗn hợp Fe (NO3)3, Cu (NO3)2 sau pư thu được 4,48 lit khí oxi (đktc). Chất rắn sau khi nung có khối lượng là:
A. 64g B. 24g C. 34g D. 46g
Đáp án: B
mkhí = 0,8.46 + 0,2.32 = 43,2 gam ⇒ mcr = 67,2 – 43,2 = 24 gam)
Bài 14: Cho 17,7 gam hỗn hợp Cu, Zn, Mg tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch X, cô cạn dung dịch X thu được 67,3 gam muối khan (không có NH4NO3). Nung hỗn hợp muối khan này đến khối lượng không đổi thì thu được bao nhiêu gam chất rắn.
A.26,1 B. 25,1 C. 24,1 D. 23,1
Đáp án: C
nNO3- = (67,3 -17,7)/62 = 0,8 mol; nNO2 = 0,8 mol ⇒ nO2 = 0,2 mol
mcr = 67,3 – (0,8.46 + 0,2.32) = 24,1 gam)