Điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm | Myphamthucuc.vn

Câu hỏi: Để điều chế HNO₃ trong phòng thí nghiệm người ta dùng:

A. KNO₃ và H_2­SO₄đặc

B. NaNO₃ và HCl

C. NO₂ và H₂O

D. NaNO₂ và H₂SO₄đ

Lời giải:

Đáp án đúng: A – KNO₃ và H₂­SO₄đặc

Giải thích: 

Axit nitrit có thể điều chế bằng cách cho đồng(II) nitrat hoặc cho phản ứng những khối lượng bằng nhau kali nitrat (KNO₃) với axit sunfuric (H₂SO₄) 96%, và chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của HNO₃ là 83 °C cho đến khi còn lại chất kết tinh màu trắng, kali hidrosunfat (KHSO₄), còn lưu lại trong bình. HNO₃ bốc khói đỏ thu được có thể chuyển thành axit màu trắng.

Cần lưu ý khi thí nghiệm thì phải dùng các trang thiết bị bằng thủy tinh, hay nhất là bình cổ cong nguyên khối do HNO₃ khan tấn công cả nút bần, cao su và da nên sự rò rỉ có thể cực kỳ nguy hiểm:

H₂SO₄ + KNO₃ → KHSO₄ + HNO₃

Kiến thức mở rộng:

1. Định nghĩa Axit Nitric

Axit nitric là một hợp chất hữu cơ có tên gọi hóa học chung đó là HNO₃. Ở dạng chất lỏng, HNO3 thường không có màu và có bốc khói mạnh trong không khí có độ ẩm. Ở tự nhiên Axit Nitric được cấu thành và tạo ra từ những đợt sấm chớp và mưa sét. Cho đến hiện đại theo các chứng minh khoa học thì HNO3 là một tác nhân gây ra các trận mưa Axit hủy diệt.

Chính vì sự đặc biệt này nên HNO3 luôn là một hợp chất hóa học có tính sát thương và nguy hiểm cao. Nó là một chất axit cực độc, dễ ăn mòn và dễ tạo ra cháy nổ có tính sát thương cũng cực kỳ cao. Ngoài thực tế HNO3 không màu, ở dạng tinh khiết, nếu như bạn để lâu thì HNO₃ sẽ bị chuyển sang màu vàng.

Màu vàng ở đây là do sự tích tụ của các nito oxit. Về cơ bản, nếu như một dung dịch có khoảng hơn 86% axit nitric, nó sẽ được gọi với cái tên đó là Axit nitric bốc khói. Axitnitric bốc khói có các đặc trưng đó là có bốc khói màu trắng và có axitnitric bốc khói màu đỏ. 2 đặc trưng này sẽ bị phụ thuộc vào số lượng nito dioxit đang hiện diện.

2. Tính chất vật lí của axit nitrit

Axit nitrit là chất lỏng hoặc khí không màu, tan tốt trong nước (C<65%)

Trong môi trường tự nhiên, axit nitrit có màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nitơ.

Nhiệt độ đông đặc: -42 °C

Nhiệt độ sôi: 83 °C

Dưới tác dụng của ánh sáng, HNO₃ bị phân hủy tạo thành nitơ dioxit NO₂ (nhiệt độ thường).

4HNO₃ →  4NO₂ + 2H₂O + O₂

Ở nhiệt độ cao, nitơ dioxit bị hòa tan bởi axit HNO3 thành dung dịch có màu vàng hoặc đỏ.

Là một axit có tính ăn mòn cao, cực độc, dễ bắt lửa.

3. Tính chất hóa học của axit nitrit

Axit nitrit là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO₃ . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2, nó hoàn toàn điện li thành các ion nitrat NO₃⁻ và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđrôni, H₃O⁺:

1.Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

Tương tự các axit mạnh khác, dung dịch HNO₃ có thể làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

2.tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối cacbonat tạo thành muối nitrat và nước

2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

3.Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước

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

Mg(rắn) + 2HNO₃ loãng lạnh → Mg(NO₃)₂ + H₂ (khí)

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

4.Tác dụng với phi kim (các nguyên tố phi kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nitơ dioxit nếu là HNO₃ đặc và oxit nitơ với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

3C + 4HNO₃ loãng → 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

C + 4HNO₃ đặc nóng → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

5.Tác dụng với hợp chất:

Axit HNO₃ 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.

3H₂S + 2HNO₃ (>5%) → 3S (kết tủa) + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO3 (đặc) → PbSO4 (kết tủa)  + 8NO₂ + 4H₂O

Ag3PO4 tan trong HNO₃, HgS không tác dụng với HNO₃.

Axit nitrit được điều chế theo phương pháp nào?

-Trong tự nhiên

Axit nitrit được tạo ra từ các cơn mưa lớn có sét, đây cũng là nguyên nhân gây nên những trận mưa axit.

-Trong phòng thí nghiệm

Axit nitrit có thể điều chế bằng cách cho đồng(II) nitrat hoặc cho phản ứng những khối lượng bằng nhau kali nitrat (KNO₃) với axit sunfuric (H₂SO₄) 96%, và chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của HNO₃ là 83 °C cho đến khi còn lại chất kết tinh màu trắng, kali hidrosunfat (KHSO₄), còn lưu lại trong bình. HNO3 bốc khói đỏ thu được có thể chuyển thành axit màu trắng.

Cần lưu ý khi thí nghiệm thì phải dùng các trang thiết bị bằng thủy tinh, hay nhất là bình cổ cong nguyên khối do HNO3 khan tấn công cả nút bần, cao su và da nên sự rò rỉ có thể cực kỳ nguy hiểm:

H₂SO₄ + KNO₃ → KHSO₄ + HNO₃

-Trong công nghiệp

Dung dịch HNO₃ cấp thương mại thường có nồng độ giữa 52% và 68%. Việc sản xuất nó được thực hiện bằng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh.

Axit nitrit loãng có thể cô đặc đến 68% axit với một hỗn hợp azeotropic với 32% nước. Để thu được axit có nồng độ cao hơn, tiến hành chưng cất với axit sunfuric H₂SO₄. H₂SO₄ đóng vai trò là chất khử sẽ hấp thụ lại nước.

4NH₃ + 5O₂  → 4NO + 6H₂O (Pt, 850^oC)

2NO + O₂ → NO₂

4NO₂  + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃