1. Cân bằng phản ứng oxi hoá – khử dạng ion có sự tham gia của HNO3 hoặc NO3–
– Nguyên tắc: tổng electron mà chất khử cho bằng tổng electron mà chất oxi hoá nhận (như ở phương pháp thăng bằng electron).
– Các bước tiến hành:
Bước 1: Xác định chất oxi, chất khử.
Bước 2: Viết quá trình cho nhận e.
Bước 3: Nhân hệ số cho hai quá trình nhường và nhận electron sao cho: số electron nhường ra của chất khử bằng số electron nhận vào của chất oxi hoá.
Bước 4: Đặt hệ số tìm được vào phản ứng và tính các hệ số còn lại. Cân bằng nguyên tố ở hai vế theo thứ tự: kim loại → phi kim → hiđro và oxi.
+ Tuỳ theo môi trường phản ứng là axit, bazơ hoặc trung tính mà sau khi xác định nhường, nhận electron ta phải cân bằng thêm điện tích hai vế.
+ Chất kết tủa (không tan), chất khí (chất dễ bay hơi), chất ít điện li (H2O) phải để dạng phân tử.
2. Bài tập axit nitric
HNO3 thể hiện tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất có tính khử như: Kim loại, phi kim, các hợp chất Fe(II), hợp chất S2-, I–, . . . Thông thường:
+ Nếu axit đặc, nóng tạo ra sản phẩm NO2
+ Nếu axit loãng, thường cho ra NO. Nếu chất khử có tính khử mạnh như Mg, Al, Zn,… nồng độ axit và nhiệt độ thích hợp có thể cho ra N2O, N2, NH4NO3.
– Một số kim loại (Fe, Al, Cr,…) không tan trong axit HNO3 đặc, nguội do bị thụ động hóa.
– Trong một số bài toán ta phải chú ý biện luận trường hợp tạo ra các sản phẩm khác:
VD: NH4NO3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu ne cho > ne nhận tạo khí)
– Khi axit HNO3 tác dụng với bazơ, oxit bazơ không có tính khử chỉ xảy ra phản ứng trung hòa.
– Với kim loại có nhiều hóa trị (VD: Fe, Cr), nếu dùng dư axit sẽ tạo muối hóa trị cao nhất của kim loại (Fe3+, Cr3+); nếu axit dùng thiếu, dư kim loại sẽ tạo muối hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+), hoặc có thể tạo đồng thời 2 loại muối.
– Các chất khử phản ứng với muối NO3– trong môi trường axit tương tự phản ứng với HNO3. Ta cần quan tâm bản chất phản ứng là phương trình ion.
* Phương pháp giải bài tập
Sử dụng định luật bảo toàn e
$\overset{0}{\mathop{M}}\,\,\,\to \,\,\,\overset{+n}{\mathop{M}}\,\,\,+\,\,ne\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\overset{+5}{\mathop{N}}\,\,\,+\,\,(5-x)e\,\,\to \,\,\overset{+x}{\mathop{N}}\,$ => ne nhường = ne nhận
– Nếu phản ứng có nhiều sản phẩm và nhiều chất khử thì: Sne nhường = Sne nhận
– Trong một số trường hợp cần kết hợp với định luật bảo toàn điện tích (tổng điện tích dương = tổng điện tích âm) và định luật bảo toàn nguyên tố.
– Có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình.
M → Mn+ + ne
4H+ + NO3– + 3e → NO + 2H2O
+ Trường hợp kim loại tác dụng với axit HNO3 ta có:
$~{{n}_{HN{{O}_{3}}\text{ }\left( pu \right)}}~=\text{ }2{{n}_{N{{O}_{2}}}}~+\text{ }4{{n}_{NO}}~+\text{ }10{{n}_{{{N}_{2}}O}}+\text{ }12{{n}_{{{N}_{2}}}}~+\text{ }10.{{n}_{N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}}}~~~~$
${{n}_{NO_{3}^{-}\,\,}}_{\left( trong\text{ }m \right)}~=\text{ }{{n}_{N{{O}_{2}}}}~+\text{ }3.{{n}_{NO}}+\text{ }8.{{n}_{{{N}_{2}}O}}+\text{ }10.{{n}_{{{N}_{2}}}}~+\text{ }8.{{n}_{N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}}}$
+ Nếu hỗn hợp gồm cả kim loại và oxit kim loại phản ứng với HNO3 (và giả sử tạo ra khí NO) thì:
${{n}_{HN{{O}_{3}}}}$ phản ứng $=~4{{n}_{NO}}+\text{ }2{{n}_{O\text{ }(trong\text{ }oxit\text{ }KL)}}~$
3. Bài tập phản ứng của muối NO3– trong môi trường axit
+ Sử dụng phương trình ion thu gọn hoặc bán phản ứng dạng ion.
+ So sánh số mol chất khử, số mol H+, số NO3– để tính toán xem chất nào phản ứng hết, chất nào dư rồi mới tính toán tiếp theo chất phản ứng hết.
+ Kết hợp một số phương pháp giải nhanh như : bảo toàn khối lượng, bảo toàn e, bảo toàn nguyên tố.
4. Bài tập lập công thức phân tử oxit của nitơ
Phương pháp giải:
Thường qua các bước sau :
Bước 1: Đặt công thức oxit của nitơ ${{N}_{x}}{{O}_{y}}$ (với 1 ≤ x ≤ 2 ; 1 ≤ y ≤ 5 đều nguyên).
Bước 2: Từ dữ liệu bài cho lập hệ thức tính phân tử khối ${{N}_{x}}{{O}_{y}}$
Bước 3: Thiết lập phương trình toán học : ${{M}_{{{N}_{x}}{{O}_{y}}}}=\text{ }14x\text{ }+\text{ }16y$
Sau đó lập bảng trị số, biện luận y theo x, rút ra cặp nghiệm hợp lí. Suy ra công thức oxit cần tìm của nitơ.
