Cân bằng phương trình hóa học Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Cân bằng phương trình hóa học Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
1. Cân bằng phương trình hóa học Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
- Phương trình phản ứng Zn tác dụng HNO3
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
- Hướng dẫn chi tiết cân bằng phản ứng Zn tác dụng HNO3
4Zn0 + 10HN+5O3 -> 4Zn+2(NO3)2 + N-3H4NO3 + 3H2O 4x Zn -> Zn +2e 1x N + 8e -> N
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
- Điều kiện phản ứng giữa Zn và HNO3 xảy ra ở nhiệt độ phòng.
- Phương trình phản ứng ion rút gọn cho sự tác dụng giữa Zn và HNO3 là:
4Zn + 10H+ + 10NO3- → 4Zn2+ + NH4+ + 6H2O
2. Tính chất hóa học của các chất tham gia phản ứng
2.1. Tính chất hoá học của Zn
Kẽm là một kim loại có tính khử mạnh, thể hiện qua phản ứng oxi hóa khử cơ
bản như sau: Zn → Zn2+ + 2e (1).
(1) Tác dụng với phi kim:
Kẽm tương tác trực tiếp với nhiều phi kim khác nhau. Ví dụ, khi tiếp xúc với
oxi, phản ứng xảy ra theo công thức: 2Zn + O2 → 2ZnO. Kẽm cũng phản ứng
với Cl2 theo phương trình: Zn + Cl2 → ZnCl2. (2) Tác dụng với axit:
Khi kẽm tác động với dung dịch axit như HCl và H2SO4 loãng, phản ứng sẽ
tạo ra muối và khí hydrogen, ví dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2. Đối với dung
dịch axit mạnh như HNO3 và H2SO4 đặc, phản ứng có thể được mô tả bằng
công thức: Zn + 4HNO3 đ → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.
(3) Tác dụng với nước:
Phản ứng giữa kẽm và nước thường không xảy ra do có màng oxit bảo vệ trên bề mặt kẽm.
(4) Tác dụng với bazơ:
Kẽm phản ứng với dung dịch bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ca(OH)2, tạo ra
muối và khí hydrogen. Ví dụ, Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2.
2.2. Tính chất hóa học của HNO3
- Axit nitric (HNO3) là một loại axit nitrat hydro có công thức hóa học HNO3.
Được biết đến như một axit khan, đây là một monoaxit mạnh với tính khử
mạnh mẽ và có khả năng oxy hóa cao. Đặc điểm về độ mạnh của nó thể hiện
qua hằng số cân bằng axit (pKa) vô cùng nhỏ, chừng −2.
- Axit nitric là một monoproton, chỉ có một proton có khả năng phân ly. Trong
dung dịch, nó hoàn toàn điện ly thành các ion nitrat NO3- và một proton
hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni, như sau: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
- Axit nitric thể hiện đặc điểm của một axit thông thường bằng việc làm đổi
màu quỳ tím sang màu đỏ khi tiếp xúc.
- Khi tác động với bazơ, oxit bazơ hoặc muối cacbonat, axit nitric tạo ra các muối nitrat, ví dụ: 2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
- Axit nitric cũng tác động với kim loại để tạo ra muối nitrat và nước. Phản
ứng này có thể được mô tả như sau:
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (to)
Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2
Ví dụ: Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
- Nhôm, sắt và crom thường thụ động khi tiếp xúc với axit nitric đặc và lạnh,
bởi vì chúng tạo ra một lớp oxit bảo vệ bề mặt kim loại, ngăn chặn quá trình oxy hóa tiếp tục.
- Khi tác động với phi kim (nguyên tố á kim, trừ silic và halogen), axit nitric tạo
ra nito dioxit nếu là axit nitric đặc và tạo ra oxit của phi kim nếu là axit nitric loãng và nước. Ví dụ:
C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
- Khi tác động với oxit bazơ, bazơ hoặc muối mà kim loại trong hợp chất này
chưa lên hóa trị cao nhất, axit nitric tạo ra các muối nitrat. Ví dụ:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
- Axit nitric cũng tác động với nhiều hợp chất hữu cơ, có khả năng phá hủy
chúng. Do đó, tiếp xúc với axit này có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.
3. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho hỗn hợp gồm AlCl3 và ZnCl2 tác dụng với dung dịch NH3 dư
thu được kết tủa X. Lọc lấy X rồi đem nung thu được chất rắn Y. Cho khí
H2 dư đi qua Y nung nóng thu được chất rắn gồm A. Al và Zn B. Al2O3 C. Al và ZnO D. Al2O3 và Zn Đáp án C
Giải thích: Phản ứng ban đầu giữa hỗn hợp AlCl3 và ZnCl2 với dung dịch
NH3 tạo ra kết tủa Al(OH)3 và Zn(OH)2. Sau đó, khi khí H2 đi qua chất rắn
này, Zn(OH)2 sẽ bị khử thành Zn và những phản ứng oxy hóa-khử khác xảy
ra. Do đó, chất rắn thu được sẽ gồm Al và ZnO.
Câu 2. Cho phương trình hóa học: Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Tổng hệ số của phương trình là A. 22. B. 24. C. 25. D. 26. Đáp án A
Phương trình đã cho đã được cân bằng và tổng hệ số của nó là 22.
Câu 3. 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 113,4 gam
Zn(NO3)2 và 8 gam NH4NO3. Phần trăm khối lượng Zn trong X là A. 33,33% B. 66,67% C. 61,61% D. 50,00% Đáp án C
Giải thích: Số mol của Zn trong Zn(NO3)2 là 0,6 mol và số mol của NH4NO3
là 0,1 mol. Bằng cách bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố Zn, ta tính được số
mol Zn trong hỗn hợp X là 0,4 mol. Vậy phần trăm khối lượng Zn trong X là 61,61%.
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 Đáp án B
Giải thích: Theo phản ứng đã cho, Zn tác động với HNO3 để tạo ra Zn(NO3)2,
NH4NO3, và H2O. Khí X là khí nitrogen (N2) theo phản ứng:
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Câu 5. Dãy các hợp chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl vừa tác
dụng với dung dịch NaOH là: A. AlCl3, Al2O3, Al(OH)3 B. Al2O3, Al(OH)3, NaHCO3 C. Zn(OH)2, Al2O3, Na2CO3 D. ZnO, Zn(OH)2, NH4Cl Đáp án B
Giải thích: Al2O3 và Al(OH)3 là các chất lưỡng tính có khả năng tác dụng với
cả HCl và NaOH. NaHCO3 cũng có thể tác dụng với cả HCl và NaOH.
Câu 6. Cho m gam bột Zn vào 500 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,24M. Sau
khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng dung dịch tăng thêm 9,6 gam so với
ban đầu. Giá trị của m là: A. 29,25. B. 48,75. C. 32,50. D. 20,80. Đáp án D
Giải thích: Số mol Fe2(SO4)3 ban đầu là 0,12 mol. Phản ứng giữa Zn và
Fe2(SO4)3 dư sẽ tạo ra ZnSO4 và FeSO4. Từ sự gia tăng khối lượng dung
dịch, ta tính được m là 20,8 gam.
Câu 7. Tiến hành các thí nghiệm sau:
(1) Cho Zn vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư.
(2) Cho bột Mg vào dung dịch HCl dư.
(3) Dẫn khí H2 dư qua ống sứ chứa bột Fe2O3 nung nóng.
(4) Cho Ca vào dung dịch CuSO4.
(5) Cho dung dịch Fe(NO3)2 vào dung dịch AgNO3.
Sau khi kết thúc các phản ứng, số thí nghiệm thu được kim loại là: A. 4 B. 2 C. 3 D. 1 Đáp án B
Giải thích: Các phản ứng được mô tả như sau:
(1) Không thu được kim loại.
(2) Không thu được kim loại.
(3) Thu được kim loại Fe.
(4) Không thu được kim loại.
(5) Thu được kim loại Ag.
Vậy sau cùng, có 2 thí nghiệm thu được kim loại.
Câu 8. Để khử hoàn toàn hỗn hợp FeO và ZnO thành kim loại cần 4,48 lít
H2 (đktc). Nếu đem hỗn hợp kim loại thu được hòa tan hoàn toàn bằng
dung dịch HCl thì thể tích H2 (đktc) thu được là: A. 4,48 lít B. 2,24 lít C. 3,36 lít D. 1,12 lít Đáp án A
Giải thích: Số mol H2 cần thiết để khử hoàn toàn FeO và ZnO thành kim loại
là 0,2 mol. Do đó, thể tích H2 (đktc) cần là 4,48 lít.
Câu 9. Cho m gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Zn tác dụng hết với 200 ml
dung dịch HCl 1,6M, thoát ra 3,36 lít (đktc) khí H2. Dung dịch thu được
có giá trị pH là (bỏ qua các quá trình thuỷ phân của muối): A. 2. B. 7. C. 4. D. 1. Đáp án D
Giải thích: Số mol H2 thoát ra là 0,15 mol. Sau khi phản ứng, dung dịch thu
được là dung dịch muối, không ảnh hưởng đến pH. Vì vậy, giá trị pH của dung dịch là 1.
Câu 10. Cho 500ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 200 ml dung dịch
ZnSO4 1M, sau phản ứng thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là: A. 9,425. B. 8,425. C. 7,425. D. 14,855 Đáp án D
Giải thích: Phản ứng giữa NaOH và ZnSO4 tạo ra kết tủa Zn(OH)2. Số mol
Zn(OH)2 là 0,2 mol. Tính khối lượng của kết tủa là 14,85 gam.
Document Outline

• Cân bằng phương trình hóa học Zn + HNO3 → Zn(NO3)2
  • 1. Cân bằng phương trình hóa học Zn + HNO3 → Zn(NO
  • 2. Tính chất hóa học của các chất tham gia phản ứn
    • 2.1. Tính chất hoá học của Zn
    • 2.2. Tính chất hóa học của HNO3
  • 3. Bài tập vận dụng liên quan