Nitrat là một hợp chất ion chứa các ion nitrat NO3- và các ion dương tương ứng, chẳng hạn như các ion NH4+ trong ammonium nitrat. Vậy Công thức và Tính chất hóa học của muối nitrat là gì? Mời các bạn cùng tìm hiểu trong nội dung bài viết dưới đây.
1. Muối nitrat là gì?
Muối nitratđược cấu tạo bởi các ion kim loại dương cùng ion nitrat NO3–. Thông thường, nó được hình thành nhờ các phản ứng của axit nitric HNO3với các kim loại khác nhau. Bên cạnh kim loại, nó cũng có thể tạo bởi các ion dương khác như NH4+.
Nitrat là một hợp chất ion chứa các ion nitrat NO3- và các ion dương tương ứng, chẳng hạn như các ion NH4+ trong ammonium nitrat.
Nitrat hầu như không hòa tan trong nước, chỉ có urê nitrat hòa tan trong nước do đó nitrat trong dung dịch không thể bị kết tủa bởi hầu hết các cation khác.
2. Công thức của muối nitrat
Công thức phân tử:
Ví dụ: Xy[NO3]x
+KNO3:MuốiKali nitrat
+NH4NO3: Muối amoni nitrat
3. Tính chất hóa học của muối nitrat
a. Tính oxi hóa của muối nitrat trong môi trường axit
- Thí nghiệm: Cho Cu và H2SO4loãng vào dung dịch NaNO3và đun nóng nhẹ.
- Hiện tượng: Dung dịch chuyển sang màu xanh và có khí không màu hóa nâu trong không khí.
- Phương trình hóa học:
3Cu + 2NaNO3+ 4H2SO4→ 3CuSO4+ Na2SO4+ 2NO + 4H2O
3Cu + 8H++ 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O
2NO + O2 →NO2[nâu đỏ]
* Lưu ý:Phản ứng này được dùng để nhận biết ion nitrat
b. Nhiệt phân muối nitrat
- Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh [trước Mg]: bị phân huỷ thành muối nitrit và oxi:
M[NO3]n→M[NO2]n+ n/2O2
Thí dụ:
KNO3→KNO2+ 1/2O2
Oxi sinh ra đốt cháy cacbon.
- Muối nitrat của các kim loại từ Mg→Cu: bị phân huỷ thành oxit kim loại tương ứng, NO2và O2:
2M[NO3]n→M2On+ 2nNO2+ n/2O2
Thí dụ:
2Fe[NO3]3→ Fe2O3+ 6NO2+ 3/2O2
2Cu[NO3]2→2CuO + 4NO2+ O2
- Muối nitrat của các kim loại kém hoạt động [sau Cu] : bị phân huỷ thành kimloại tương ứng, NO2và O2.
M[NO3]n→M + nNO2+ n/2O2
Thí dụ:
AgNO3→Ag + NO2+ 1/2O2
- Một số phản ứng đặc biệt:
2Fe[NO3]2→ Fe2O3+ 4NO2+ 1/2O2
NH4NO3→ N2O + 2H2O
NH4NO2→ N2+ 2H2O
Xem thêm:
>>> Nhiệt phân muối nitrat - Những điều cần nắm vững
4. Một sốdạng muối nitrat phổ biến nhất
a.Muối Natri Nitrat
- Công thức phân tử: NaNO3
-Khối lượng riêng: 2.257 g/cm3.
-Tồn tại ở dạng bột trắng hay tinh thể. Không có màu nhưng có vị hơi ngọt.
-Nhiệt độ nóng chảy là 308 độ C. Nhiệt đội sôi là 380 độ C.
-Tan tốt trong nước và amoniac dạng lỏng. Có tan ít trong các dung dịch cồn và dễ bị phân hủy.
-Tính chất hóa học
+ Muối nitrat này hấp thụ nhiệt khi hòa tan trong nước. Khi được làm nóng đến trên 380 °C, nó sẽ bị phân hủy thành natri nitrit và oxy. Ở nhiệt độ 400-600 °C, nitơ và oxy sẽ được giải phóng. Nitric oxide sẽ được giải phóng ở 700 °C, và một lượng nhỏ nitơ dioxide và nitơ oxit sẽ được hình thành ở 775-865 °C.
+ Khi nó được kết hợp với axit sulfuric, nó tạo ra axit nitric và natri hydro sunfat.
b.Muối Kali Nitrat
-Công thức phân tử: KNO3
-Tồn tại ở dạng rắn có màu trắng và không mùi.
-Tan nhiều trong nước. Khả năng hòa tan tăng tỷ lệ thuận với nhiệt độ nước. Ít tan trong các dung dịch chứa cồn như ethanol. Có thể tan trong glycerol và amoni.
-Nhiệt độ nóng chảy là 334 độ C và nhiệt độ sôi là 400 độ C.
-Tính chất hóa học
+ Có thể tham gia phản ứng oxi hóa khử :
S + 2KNO3 + 3C → K2S + N2 + 3CO2 [phản ứng bột đen].
+ Oxy hóa trong môi trường axit:
6FeSO4 + 2KNO3 [đậm đặc] + 4H2SO4 → K2SO4 + 3Fe2[SO4]3 + 2NO + 4H2O
+ Phân hủy nhiệt để tạo ra oxy:
2KNO3 → 2KNO → O2
c.Muối amoni nitrat
-Công thức hóa học: NH4NO3
-Amoni nitrat có thể tồn tại ở dưới dạng tinh thể trong suốt không màu. Tuy nhiên, nó cũng có thể tồn tại ở dạng chất bột màu trắng nếu ở điều kiện nhiệt độ phòng và áp suất tiêu chuẩn.
-Hòa tan tốt trong nước do dễ dàng hấp thụ độ ẩm. Đồng thời amoni nitrat cũng hấp thụ nhiệt khá tốt do đó nó dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao.
-Tính chất hóa học:Phản ứng nhiệt phân muối nitrat
Amoni nitrat có nhiệt độ phân hủy nhiệt khác nhau và các sản phẩm phân hủy khác nhau.
+ Ở 110 °C: NH4NO3 → NH3 + HNO3
+Ở 185 ~ 200 °C: NH4NO3→ N2O + 2H2O
+Ở nhiệt độ 230 ° C: 2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
+Ở nhiệt độ 400 ° C: 4NH4NO3 → 3N2 + 2NO2 + 8H2O
Amoni nitrat được sử dụng làm phân bón và chất nổ công nghiệp và quân sự. Muối nitrat này cũng có thể được sử dụng làm chất diệt côn trùng, chất làm lạnh, chất hấp thụ oxit nitơ và khí gây cười, pháo hoa và những thứ tương tự.
c.Muối Canxi Nitrat
- Công thức hóa học: Ca[NO3]2
-Hợp chất vô cơ không màu hút ẩm từ không khí và thường thấy ở dạng ngậm 3 phân tử nước.
-Nhiệt độ nóng chảy là 561 độ C ở dạng khan và 42.7 ở dạng ngậm 4 nước. Ở dạng khan tự phân hủy, ở dạng ngậm 4 nước nhiệt đội sôi là 132 độ C.
-Hòa tan trong amoniac nhưng không hòa tan trong axit nitric. Hòa tan tốt trong ethanol hơn metanol.
-Tính chất hóa học:Khi canxi nitrat nóng, nó bị phân hủy tạo thành canxi nitrit và thải ra oxy. Nó có đặc tính oxy hóa mạnh và có thể gây cháy hoặc nổ với ma sát và tác động với lưu huỳnh, phốt pho và chất hữu cơ. Monohydrat và tetrahydrat có thể được hình thành.
5. Ứng dụng
- Muối nitrat được dùng như một chất nguyên liệu; trongphân bón, nghề làm pháo hoa, nguyên liệu củabom khói,chất bảo quản, và như mộttên lửa đẩy, cũng nhưthuỷ tinhvàmen gốm.
A. Axit nitric
I. Cấu tạo phân tử
Axit nitric [$HNO_3$] có công thức cấu tạo:
Trong hợp chất $HNO_3$, nitơ có số oxi hóa cao nhất là +5.
II. Tính chất vật lí
- Axit nitric là chất lỏng, không màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, D = 1,53 $g/cm^3$.
- Axit nitric kém bền: ở điều kiện thường khi có ánh sáng, dung dịch axit nitric đặc bị phân hủy một phần giải phóng khí nitơ đioxit. Khí này tan trong dung dịch axit, làm cho dung dịch có màu vàng.
- Axit nitric tan trong nước theo bất kì tỉ lệ nào. Trong phòng thí nghiệm thường có loại $HNO_3$ đặc nồng độ 68%, D = 1,40 $g/cm^3$.
III. Tính chất hóa học
1. Tính axit
Axit nitric là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng nó phân li hoàn toàn thành ion $H^+$ và ion $NO_3^-$. Dung dịch $HNO_3$ làm đỏ quỳ tím; tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.
2. Tính oxi hóa
Axit nitric có tính oxi hóa mạnh. Tùy vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử mà $HNO_3$ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.
a. Tác dụng với kim loại
Axit nitric oxi hóa được hầu hết các kim loại trừ Pt và Au. Khi đó, kim loại bị oxi hóa đến mức oxi hóa cao nhất và tạo ra muối nitrat. Nếu dùng dung dịch $HNO_3$ đặc thì sản phẩm là $\mathop N\limits^{ + 4} {O_2}$, còn dung dịch loãng thì tạo thành $\mathop N\limits^{ + 2} {O}$.
Với các kim loại có tính khử mạnh như Mg, Al, Zn, ..$H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3}$ loãng có thể bị khử đến $\mathop {{N_2}}\limits^{ + 1} O$, $\mathop {{N_2}}\limits^0 $ hoặc $\mathop N\limits^{ - 3} {H_4}N{O_3}$.
Trong dung dịch $HNO_3$ đặc, nguội, Al và Fe bị thụ động hóa do tạo ra một lớp màng oxit bền, bảo vệ cho kim loại khỏi tác dụng của các axit nên dùng bình làm bằng nhôm hoặc sắt để đựng $HNO_3$ đặc.
b. Tác dụng với phi kim
Khi đun nóng, $HNO_3$ đặc có thể oxi hóa được các phi kim như C, S, P, ...
c. Tác dụng với hợp chất
$HNO_3$ đặc còn oxi hóa được nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ: vải, giấy, mùn cưa, dầu thông, ... bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với $HNO_3$ đặc.
IV. Ứng dụng
Axit nitric được dùng để:
- Điều chế phân đạm $NH_4NO_3, Ca[NO_3]_2$, ...
- Sản xuất thuốc nổ: trinitrotoluen [TNT]; thuốc nhuộm; dược phẩm; ...
V. Điều chế
1. Trong phòng thí nghiệm
Đun hỗn hợp natri nitrat hoặc kali nitrat rắn với axit sunfuric đặc:
$NaN{O_3} + {\text{ }}{H_2}S{O_4} \to {\text{ }}HN{O_3} + {\text{ }}NaHS{O_4}$
2. Trong công nghiệp
Sản xuất axit nitric từ amoniac gồm ba giai đoạn:
a. Oxi hóa khí amoniac bằng oxi không khí thành nitơ monooxit [NO]:
$4\mathop N\limits^{ - 3} {H_3} + {\text{ }}5{O_2}\xrightarrow[{Pt}]{{850 - {{900}^o}C}}4\mathop N\limits^{ + 2} O{\text{ }} + 6{H_2}O$ ∆H