Mg + HNO3 loãng → Mg(NO3)2 + N2+ H2O | Mg + HNO3 ra N2

Phản ứng Mg + HNO₃ ra N₂ thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Mg có lời giải, mời các bạn đón xem:

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

1. Phương trình hoá học của phản ứng Mg tác dụng với HNO₃ loãng

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

Cách lập phương trình hoá học:

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

$\stackrel{0}{Mg}\text{+ H}\stackrel{+5}{\text{N}}{\text{O}}_3\to \stackrel{+2}{Mg}{\left(N{O}_3\right)}_2+{\stackrel{0}{N}}_2+H_{2}O$

Chất khử: Mg; chất oxi hoá: HNO₃.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

- Quá trình oxi hoá: $\stackrel{0}{Mg}\to \stackrel{+2}{Mg}\text{+ 2e}$

- Quá trình khử: $\stackrel{+5}{2N}\text{+ 10e}\to {\stackrel{0}{\text{N}}}_2$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

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

2. Điều kiện để Mg tác dụng với HNO₃ loãng

Phản ứng giữa magie và HNO₃ loãng diễn ra ngay điều kiện thường.

3. Cách tiến hành thí nghiệm

Nhỏ từ từ dung dịch axit HNO₃ loãng vào ống nghiệm đã để sẵn mảnh magie.

4. Hiện tượng phản ứng

Chất rắn màu trắng bạc magie (Mg) tan dần và xuất hiện khí nitơ (N₂) làm sủi bọt khí.

5. Mở rộng kiến thức về HNO₃

5.1. Cấu tạo phân tử

- Công thức cấu tạo của HNO₃:

Chú ý: Mũi tên trong công thức cấu tạo trên cho biết cặp electron liên kết chỉ do nguyên tử N cung cấp.

- Trong hợp chất HNO₃, nitơ có số oxi hóa cao nhất là +5.

5.2. Tính chất vật lý

- Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm.

- Axit nitric không bền, khi có ánh sáng phân hủy một phần sinh ra khí NO₂. Khí này tan trong dung dịch axit, làm cho dung dịch có màu vàng.

4HNO₃ $\stackrel{as}{\to }$ 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

- Axit nitric tan vô hạn trong nước. Trong phòng thí nghiệm thường có loại HNO₃ đặc nồng độ 68%, D = 1,4 g/cm³.

5.3. Tính chất hóa học

a. Tính axit

- Axit nitric là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch phân li hoàn toàn:

$HN{O}_3\to H^{+}+N{O}_3^{-}$

- Dung dịch axit HNO₃ có đầy đủ tính chất của một dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn.

Thí dụ:

CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂↑ + H₂O

b. Tính oxi hóa

- HNO₃ có tính oxi hóa mạnh.

- Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO₃ đều bị oxi hóa lên trạng thái có mức oxi hóa cao nhất.

Tác dụng với kim loại

- HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại trừ vàng (Au) và platin (Pt).

* Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...

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

3Cu + 8HNO_{3 (loãng)} → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

* Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, ... thì HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂ hoặc NH₄NO₃.

8Al + 30HNO_{3 (loãng)} → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

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

* Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội.

Tác dụng với phi kim

- Khi đun nóng, HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi kim: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).

Thí dụ:

S + 6HNO_{3 (đ)} → H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O

Tác dụng với hợp chất

- H₂S, HI, SO₂, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO₃.

Thí dụ:

3FeO + 10HNO_{3 (đ)} → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

3H₂S + 2HNO_{3 (đ)} → 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O

- Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

5.4. Ứng dụng

- Phần lớn sử dụng để điều chế phân đạm NH₄NO₃, …

- Ngoài ra, sử dụng sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm, …

5.5. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

Axit HNO₃ được điều chế bằng cách cho natri nitrat hoặc kali nitrat rắn tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng:

NaNO_{3 (rắn)} + H₂SO_{4 (đặc)} HNO₃ + NaHSO₄

b. Trong công nghiệp

Được điều chế từ NH₃ qua ba giai đoạn:

NH₃ $\stackrel{\left(1\right)}{\to }$ NO $\stackrel{\left(2\right)}{\to }$ NO₂ $\stackrel{\left(3\right)}{\to }$ HNO₃.

- Oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí

4NH₃ + 5O₂ $\underset{Pt}{\overset{850-900C_o}{\to }}$ 4NO + 6H₂O;

- Oxi hóa NO thành NO₂ bằng oxi không khí ở điều kiện thường

2NO + O₂ → 2NO₂

- Chuyển hóa NO₂ thành HNO₃

4NO₂ + 2H₂O + O₂ → 4HNO₃

Dung dịch HNO₃ thu được thường có nồng độ 52 – 68%. Để có HNO₃ có nồng độ cao hơn 68% người ta thường chưng cất axit này với HNO₃ đậm đặc.

6. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Trong các nhóm IIA chỉ có Be không phản ứng với H₂O ở nhiệt độ thường.

B. Có thể dùng cát để dập tắt đám cháy Mg.

C. Ca có thể đẩy Fe ra khỏi dung dịch muối

D. Trong số các kim loại kiềm thổ bền, chỉ có kim loại bari có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm khối.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

A. Sai vì Trong nhóm IIA có Be và Mg không phản ứng với H₂O ở nhiệt độ thường.

B. Sai vì cát (SiO₂) có thể phản ứng với Mg ở nhiệt độ cao, do vậy dùng cát dập tắt sẽ làm đám cháy to hơn.

2Mg + SiO₂ $\stackrel{t°}{\to }$ Si + 2MgO

C. Ca không thể đẩy Fe ra khỏi dung dịch muối vì Ca phản ứng với nước trong dung dịch.

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

D. Đúng

Câu 2: 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 3: Cho 0,88 gam hỗn hợp gồm một kim loại kiềm thổ và oxit của nó tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 2,85 gam muối khan. Kim loại kiềm thổ là

A. Ca. B. Mg. C. Ba. D. Sr.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Đặt công thức chung của kim loại và oxit là MO_x (0 < x < 1) với số mol là a

Sơ đồ phản ứng: MO_x $\stackrel{+HCl}{\to }$MCl₂ + H₂O + H₂

m_hh = a(M + 16x) = 0,88 (1) và m_muối = a(M + 71) = 2,85 (2)

Chia từng vế của (1) cho (2) ta được:

$\frac{M+16x}{M+71}$ = $\frac{\mathrm{0,88}}{\mathrm{2,85}}$

→ 1,97M = 62,48 – 45,6x

Vì 0 < x < 1 nên 8,7 < M < 31,7

Vậy M là Be hoặc Mg

Dựa trên 4 đáp án đề bài cho → chọn B.

Câu 4: 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 5: Hòa tan 5,6g Fe bằng dung dịch HNO₃ loãng (dư), sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Giá trị của V là
A. 2,24. B. 3,36. C. 4,48. D. 6,72.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Bảo toàn số mol electron

→ 3n_Fe = 3n_NO → n_NO = n_Fe = 0,1 → V = 2,24 lít

Câu 6:Thể tích dung dịch HNO₃ 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)

A. 1,2 lít.

B. 0,6 lít.

C. 0,8 lít.

D. 1,0 lít.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Thể tích dung dịch HNO₃ ít nhất → Sau phản ứng thu được $F{e}^{2+},C{u}^{2+},N{O}_3^{-}.$

Bảo toàn electron ta có:

$\begin{array}{c}2n_{Fe}+2n_{Cu}=3n_{NO}\\ \to n_{NO}=\frac{\mathrm{2.0,15}+\mathrm{2.0,15}}{3}=\mathrm{0,2}mol\\ \to n_{HN{O}_3}=4n_{NO}=\mathrm{0,8}mollít\end{array}$

Câu 7: Cho phản ứng: Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

Trong phương trình phản ứng trên, khi hệ số của Al là 8 thì hệ số của HNO₃ là

A. 24.

B. 30.

C. 26.

D. 15.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

8Al + 30HNO₃ → 8Al(NO₃)₃ +3N₂O+15H₂O

Câu 8:Cho hỗn hợp Al, Fe vào dung dịch HNO₃ loãng, dư thu được 6,72 lít NO (là sản phẩm khử duy nhất của $\stackrel{+5}{N}$ ở đktc). Số mol axit đã phản ứng là

A. 0,3 mol.

B. 0,6 mol.

C. 1,2 mol.

D. 2,4 mol.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

$4H^{+}+N{O}_3^{-}+3e\to NO+2H_{2}O$

$\to n_{HN{O}_3}=4n_{NO}=4.\frac{\mathrm{6,72}}{\mathrm{22,4}}=\mathrm{1,2}mol$

Câu 9: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế HNO₃ từ

A. NH₃ và O₂

B. NaNO₂ và H₂SO₄ đặc.

C. NaNO₃ rắn và H₂SO₄ đặc.

D. NaNO₂ và HCl đặc.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Để điều chế một lượng nhỏ axit nitric trong phòng thí nghiệm, người ta đun nóng hỗn hợp natri nitrat hoặc kali nitrat rắn với axit H₂SO₄ đặc:

NaNO₃ + H₂SO₄ đặc $\stackrel{t^o}{\to }$ HNO₃ + NaHSO₄

Câu 10: Kim loại Fe tác dụng với dung dịch nào sau đây tạo thành muối sắt(III)?

A. H₂SO₄ loãng.

B. HNO₃ đặc, nguội.

C. HNO₃ loãng dư.

D. dung dịch CuSO₄.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O

Câu 11: 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 12:Chất nào sau đây tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO?

A. Fe₂O₃.

B. FeO.

C. Fe(OH)₃.

D. Fe₂(SO₄)₃.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Chất tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO

→ Chất này đóng vai trò là chất khử.

→ FeO thỏa mãn.

3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 5H₂O

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• 2Mg + O₂ → 2MgO
• Mg + Cl₂ → MgCl₂
• Mg + Br₂ → MgBr₂
• Mg + I₂ → MgI₂
• Mg + S → MgS
• Mg + HCl → MgCl₂ + H₂
• Mg + 2H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂
• Mg + 2H₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂ + 3H₂
• Mg + 4HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
• 4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
• 4Mg + 10HNO₃ → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O
• 3Mg + 8HNO₃ → 3Mg(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
• Mg + 2H₂SO₄ → MgSO₄ + SO₂ + 2H₂O
• 3Mg + 4H₂SO₄ → 3MgSO₄ + S + 4H₂O
• 4Mg + 5H₂SO₄ → 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O
• Mg + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Mg + H₂
• Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂
• Mg + 2FeCl₃ → MgCl₂ + 2FeCl₂
• Mg + 2Fe(NO₃)₃ → Mg(NO₃)₂ + 2Fe(NO₃)₂
• Mg + 2Fe₂(SO₄)₃ → MgSO₄ + 2FeSO₄
• 3Mg + 2Fe₂(SO₄)₃ → 3MgSO₄ + 2Fe
• 3Mg + 2Fe(NO₃)₃ → 3Mg(NO₃)₂ + 2Fe
• 3Mg + 2FeCl₃ → 3MgCl₂ + 2Fe
• Mg + CuCl₂ → MgCl₂ + Cu
• Mg + Cu(NO₃)₂ → Mg(NO₃)₂ + Cu
• Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu
• Mg + PbSO₄ → MgSO₄ + Pb
• Mg + Pb(NO₃)₂ → Mg(NO₃)₂ + Pb
• Mg + 2AgNO₃ → Mg(NO₃)₂ + Ag
• Mg + 2ZnSO₄ → MgSO₄ + Zn
• Mg + Zn(NO₃)₂ → Mg(NO₃)₂ + Zn
• Mg + ZnCl₂ → MgCl₂ + Zn
• 2Mg + SO₂ → 2MgO + S
• 2Mg + CO₂ → 2MgO + C