Axit nitric HNO3 là gì? Tính chất, công thức, ứng dụng của axit nitric
26/10/2021
Axit nitric là gì? Tính chất hóa học của HNO3 như nào? Cách điều chế axit nitric ra sao? Axit nitric mua ở đâu uy tín, giá rẻ? Đó là một số câu hỏi mà chúng tôi nhận được trong thời gian qua và để giúp các bạn giải đáp được những thắc mắc này, chúng tôi đã tổng hợp lại các thông tin liên quan vào nội dung bài viết dưới đây. Các bạn hãy theo dõi cùng chúng tôi nhé.
Axit nitric là gì?
Axit nitric là gì?
Axit nitric là một hợp chất vô cơ dễ ăn mòn, dễ gây cháy và khi ở dạng tinh khiết, nó tồn tại ở dạng lỏng, không màu và bốc khói mạnh nếu gặp điều kiện không khí ẩm. Tùy vào lượng nito dioxide mà khói axit sẽ có màu trắng hoặc màu đỏ. Nếu để lâu, axit nitric sẽ chuyển sang màu vàng do sự tích tụ của nito oxide NOx.
Sự tổng hợp axit nitric đã được ghi nhận lần đầu tiên vào khoảng năm 800 AD bởi Jabir ibn Hayyan – một nhà giả kim người Ả Rập.
Jabir ibn Hayyan – một nhà giả kim người Ả Rập đã tổng hợp thành công axit HNO3
Trong tự nhiên, axit nitric hình thành trong mưa giông có kèm theo sấm chớp và hiện nay, nó là một trong những tác nhân gây nên những cơn mưa axit.
Axit nitric hình thành trong mưa giông có kèm theo sấm chớp
Công thức cấu tạo của axit nitric
Công thức axit nitric là HNO3 và công thức cấu tạo của nó là:
Công thức axit nitric là HNO3
Trong hợp chất HNO3, nguyên tố N có số oxi hóa cao nhất là +5.
Tính chất đặc trưng của axit nitric
Tính chất vật lý
– Axit nitric khan tinh khiết là một chất lỏng có tỷ trọng khoảng 1522 kg/m³, đông đặc để hình thành nên các tinh thể trắng ở nhiệt độ – 42 ℃ và sôi ở 83 ℃. Khi sôi trong ánh sáng, kể cả trong điều kiện nhiệt độ phòng, một phần HNO3 sẽ bị phân hủy thành nito dioxide. Phương trình phản ứng xảy ra như sau:
4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 (72 ℃)
Điều này đồng nghĩa với việc cần bảo quản acid nitric khan ở nhiệt độ dưới 0 ℃ để tránh bị phân hủy.
– Nito dioxide hòa tan trong axit nitric tạo thành dung dịch có màu vàng hoặc đỏ (khi ở nhiệt độ cao hơn).
– Axit nitric tinh khiết khi để ra không khí có xu hướng bốc khói trắng còn axit với NO2 bốc khói hơi màu nâu hơi đỏ.
Axit nitric tinh khiết khi để ra không khí có xu hướng bốc khói trắng
Axit với NO2 bốc khói hơi màu nâu hơi đỏ
– Có thể pha trộn HNO3 với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào và khi chưng cất, nó sẽ tạo ra một azeotrope có nồng độ HNO3 là 68%. Azeotrope này có nhiệt độ sôi là 120,5 ℃ tại áp suất 1 atm. Có 2 hydrat thường được nhắc tới, đó chính là trihydrat (HNO3·3H2O) và monohydrat (HNO3·H2O).
– NOx tan trong axit nitric và điều này cũng gây ra ít nhiều ảnh hưởng đến các tính chất vật lý liên quan đến nồng độ của các oxide này, chủ yếu là áp suất hơi trên chất lỏng, nhiệt độ sôi và màu sắc.
– HNO3 bị phân hủy khi gặp nhiệt độ cao hoặc bị ánh sáng chiếu vào với nồng độ tăng lên.
Tính chất hóa học của Axit Nitric HNO3
Tính chất hóa học của HNO3 là gì
Axit nitric là một dung dịch nitrat hidro và là một axit khan, một monoaxit mạnh với tính oxy hóa mạnh. Nó có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ và có hằng số cân bằng axit (pKa) là −2. Bên cạnh đó thì axit nitric cũng là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên khi ở trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành một proton hydrat (ion hidroni) và các ion nitrat NO3−.
HNO3 + H3O+ H2O → H3O+ + NO3-
Axit nitric là một axit mạnh
– HNO3 có khả năng làm giấy quỳ chuyển thành màu đỏ.
– Tác dụng với oxit bazo, bazo mà khi ở trong oxit, bazo tương ứng, kim loại đã đạt hóa trị cao nhất để tạo thành muối và nước:
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
Mg(OH)2 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + 2H2O
– Tác dụng với muối mà khi ở trong muối đó, kim loại đã đạt hóa trị cao nhất để tạo thành muối mới và axit mới:
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
Axit nitric là chất oxi hóa mạnh
– Tác dụng với kim loại:
Axit nitric phản ứng với hầu hết các kim loại trừ vàng và Platin để tạo thành muối nitrat, nước và sản phẩm khử của N+5 (NO, N2O, NO2, N2 và NH4NO3).
- Nếu axit đặc và nóng thì sản phẩm tạo ra là NO2
- Nếu axit loãng thì sản phẩm tạo ra thường là NO
- Nếu chất khử mạnh và trong điều kiện nồng độ axit và nhiệt độ thích hợp thì sản phẩm tạo ra có thể là N2O, N2, NH4NO3.
HNO3 + M → M(NO3)n + H2O + NO2 (NO, N2O, N2, NH4NO3)
Cụ thể như sau:
- HNO3 đặc, nóng + Kim loại → Muối nitrat + NO + H2O
- HNO3 loãng + Kim loại → Muối nitrat + NO + H2O
- HNO3 loãng lạnh + Kim loại → Muối nitrat + H2
- Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
Sản phẩm khử của N+5 phụ thuộc vào độ mạnh yếu của kim loại cũng như nồng độ của dung dịch axit. Thường thì dung dịch HNO3 đặc sẽ tạo ra khí NO2 còn dung dịch loãng tạo ra khí NO. Dung dịch HNO3 càng loãng và kim loại tác dụng càng mạnh thì N càng bị khử xuống mức sâu hơn.
Ví dụ như: 4HNO3 + Cu→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
HNO3 phản ứng mãnh liệt với đồng
4HNO3 loãng + Fe → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
10HNO3 + 8Na → 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O
Chú ý: Nếu cho sắt hoặc hỗn hợp sắt và đồng tác dụng với dung dịch axit nitric mà sau phản ứng còn dư kim loại thì trong dung dịch sắt thu được sẽ chỉ có muối ở dạng Fe2+.
– Tác dụng với phi kim:
HNO3 đặc tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, trừ silic và halogen) sẽ tạo ra khí NO2, nước và oxit của phi kim.
4HNO3 đặc + C → 4NO2 + 2H2O + CO2
5HNO3 đặc + P → 5NO2 + H2O + H3PO4
4HNO3 loãng + 3C → 3CO2 + 4NO + 2H2O
– Tác dụng với các chất khử khác như oxit bazo, bazo, muối mà khi ở trong oxit bazo, bazo, muối đó, kim loại chưa có hóa trị cao nhất.
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
– Phản ứng với hợp chất:
2HNO3 (>5%) + 3H2S → 3S + 2NO + 4H2O
8HNO3 đặc + PbS → PbSO4 + 8NO2 + 4H2O
Bạc(I) photphat – Ag3PO4 tan trong HNO3 còn thủy ngân(II) sulfide – HgS không tác dụng với HNO3.
– Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit HNO3 có khả năng phá hủy nhiều loại hợp chất hữu cơ nên nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể thì sẽ rất nguy hiểm.
Axit HNO3 có khả năng phá hủy nhiều loại hợp chất hữu cơ
Chú ý:
– Một số kim loại như sắt, nhôm, crom không tan trong axit nitric đặc, nguội vì nó đã bị thụ động hóa bởi khi tác dụng với axit này, một lớp màng oxit mỏng đã được hình thành, ngăn không cho các phản ứng tiếp theo có thể xảy ra.
– Trong một số bài toán về axit HNO3, người giải bài tập phải chú ý biện luận cho trường hợp tạo ra các sản phẩm khác như NH4NO3 dựa theo phương pháp bảo toàn e (nếu số mol e cho lớn hơn số mol e nhận để tạo khí) hoặc dựa vào những dữ kiện có trong đề bài (chẳng hạn cho dung dịch xút vào dung dịch sau phản ứng thì có khí thoát ra) hoặc các hợp chất khí của N dựa vào tỷ khối hơi của hỗn hợp đã cho.
– Khi axit nitric tác bazo và oxit bazo thì tính khử chỉ xảy ra khi phản ứng trung hòa.
– Với những kim loại có nhiều hóa trị như sắt và crom thì nếu dùng dư axit sẽ tạo muối của kim loại có hóa trị 3 (Fe3+, Cr3+) còn nếu dùng thiếu axit và dư kim loại thì sẽ tạo muối kim loại hóa trị 2 (Fe2+, Cr2+) hoặc có thể tạo ra đồng thời cả 2 loại muối.
– Trong môi trường axit, các chất khử phản ứng với muối NO3- cũng tương tự như phản ứng với HNO3. Do đó chúng ta chỉ cần quan tâm đến bản chất của phản ứng là phương trình ion.
Điều chế axit nitric HNO3 có những cách nào?
Phương pháp sản xuất HNO3 trong công nghiệp
Axit nitric được điều chế bằng cách pha trộn nito dioxide và nước với oxy hoặc sử dụng không khí để oxy hóa axit nitro. Phản ứng xảy ra theo phương trình:
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
Axit nitric loãng có thể cô đặc đến nồng độ 68% với một hỗn hợp azeotropic 32% nước. Việc cô đặc này được thực hiện bằng cách chưng cất axit HNO3 loãng với axit sunfuric (vai trò của H2SO4 là chất khử nước). Trong quy mô phòng thí nghiệm, muốn cô đặc HNO3 theo cách này thì phải dùng các dụng cụ thủy tinh và chưng cất với áp suất thấp để tránh việc axit bị phân hủy. Lưu ý tránh các mối nối bằng thủy tinh và nút bần vì HNO3 có thể tấn công.
Phương pháp sản xuất HNO3 trong công nghiệp
Dung dịch HNO3 cấp thương mại thường có nồng độ là 52% và 68%. Việc sản xuất axit nitric này thường sử dụng công nghệ Ostwald do Wilhelm Ostwald phát minh ra.
Ngoài ra, HNO3 cũng có thể được tổng hợp bằng cách oxi hóa amonia, tuy nhiên sản phẩm sẽ bị pha loãng bởi nước do phản ứng tạo ra. Mặc dù vậy thì cách này cũng rất quan trọng trong việc sản xuất amoni nitrat từ amoniac theo công nghệ Haber vì sản phẩm cuối cùng có thể sản xuất từ nguyên liệu đầu vào chính là nito, hidro và oxy.
Điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm
Điều chế axit nitric trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm, axit HNO3 được điều chế bằng cách cho CuNO3 hoặc cho KNO3 phản ứng với H2SO4 96% theo khối lượng bằng nhau, sau đó chưng cất hỗn hợp này ở nhiệt độ sôi 83 ℃ cho đến khi chỉ còn lại chất kết tinh màu trắng và kali bisunfat còn lưu lại trong bình.
Khi tiến hành thí nghiệm thì cần phải dùng các trang thiết bị bằng thủy tinh, tốt nhất là bình cổ cong nguyên khối vì axit nitric khan tấn công cả nút bần, da và cao su nên sự rò rỉ có thể sẽ rất nguy hiểm.
KNO3 + H2SO4 → KHSO4 + HNO3
NOx hòa tan được loại bỏ bằng cách giảm áp suất tại nhiệt độ phòng từ 10 – 30 phút với áp suất 200 mmHg (27 kPa).
Ứng dụng axit nitric HNO3
Một số ứng dụng của axit nitric
1. Trong phòng thí nghiệm
– Axit HNO3 là thuốc thử chính được dùng cho quá trình nitrat hóa và nó cũng thường được sử dụng với vai trò là một tác nhân oxy hóa mạnh.
– Dùng trong các thí nghiệm liên quan đến việc thử clorit: Cho axit HNO3 vào mẫu thử, sau đó thêm dung dịch AgNO3 vào. Phản ứng sẽ tạo ra kết tủa trắng của bạc clorua.
2. Trong công nghiệp
– Axit nitric nồng độ 68% được sử dụng để chế tạo thuốc nổ bao gồm trinitrotoluen (TNT) và cyclotrimethylenetrinitramin (RDX) và nitroglycerin.
– Axit nitric có nồng độ 0,5 – 2% được dùng làm hợp chất nền để xác định xem trong dung dịch có tồn tại kim loại không. Cách sử dụng axit HNO3 cho trường hợp này được gọi là kỹ thuật ICP-MS và ICP-AES.
– Sử dụng trong ngành xi mạ, luyện kim và tinh lọc: Cho HNO3 tác dụng với HCl, ta thu được dung dịch nước cường toan có khả năng hòa tan vàng và bạch kim.
Nước cường toan được điều chế từ axit nitric đậm đặc và axit clohydric
– Dùng để sản xuất các chất hữu cơ, thuốc nhuộm vải, bột màu, sơn và thuốc tẩy màu.
– Dùng để sản xuất nitrobenzen, một tiền chất để sản xuất anilin và các dẫn xuất anilin với những ứng dụng quan trọng trong sản xuất dược phẩm, bọt xốp polyuretan và sợi aramit.
– HNO3 có nồng độ thấp, khoảng 10% thường được dùng để tạo ra màu vàng xám rất giống với màu gỗ cũ hoặc gỗ thành phẩm.
– Là hợp chất trung gian dùng để sản xuất bọt xốp polyuretan mềm và các sản phẩm polyuretan từ nguyên liệu toluen diisoxyanat, ví dụ như các chất kết dính, chất bịt kín, chất bọc phủ và chất đàn hồi.
– Dùng làm chất tẩy rửa bề mặt kim loại và các đường ống dẫn trong các nhà máy sữa.
Dùng làm chất tẩy rửa bề mặt kim loại
– Loại bỏ các tạp chất và cân bằng lại độ tiêu chuẩn của nước.
– Sử dụng axit nitric trong sản xuất phân bón, chủ yếu là sản xuất phân đạm và các muối nitrate ngành phân bón như Ca(NO3)2 hoặc KNO3…
– Một trong những ứng dụng cho axit nitric bốc khói trắng IWFNA, đó là dùng làm chất oxi hóa trong nhiên liệu lỏng tên lửa.
– Ngoài ra thì axit HNO3 cũng được sử dụng làm chất thử màu (colorometric test) để phân biệt heroin và morphine.
Axit nitric có nguy hiểm không
– Axit nitric là một chất oxy hóa mạnh. Khi phản ứng với các hợp chất như carbide, cyanide và bột kim loại thì nó có thể tạo thành một hỗn hợp gây nổ. Axit nitric cũng phản ứng rất mãnh liệt với nhiều hợp chất vô cơ như turpentine và tự bốc cháy.
– Nếu để axit HNO3 đặc bắn lên da thì vùng da đó sẽ chuyển sang màu vàng do phản ứng với protein keratin. Nếu được trung hòa thì vết màu vàng này sẽ chuyển sang màu cam.
– Phản ứng mạnh với các kim loại và sinh ra khí hidro dễ gây cháy trong không khí.
Các biện pháp xử lý khi sự cố liên quan đến axit HNO3
– Hít phải hơi axit: Nhanh chóng di chuyển nạn nhân đến nơi thoáng khí và cần cứu chữa y tế ngay lập tức.
– Axit bắn vào mắt: Lập tức rửa mắt nhiều lần bằng nước sạch.
– Axit bắn vào da: Cởi bỏ ngay phần quần áo bị dính axit và rửa vùng da bị bắn axit bằng nước sạch trong khoảng thời gian ít nhất là 15 phút.
– Nuốt phải: Ngay lập tức súc miệng thật sạch với dung dịch nước hoặc sữa, tuyệt đối không cho bất kỳ vật gì vào miệng của nạn nhân nếu không có sự đồng ý của bác sĩ.
Những lưu ý khi sử dụng và bảo quản axit nitric
Khi sử dụng HNO3
– Mặc đồ bảo hộ an toàn khi làm việc với axit nitric, bao gồm có quần áo dài tay, kính mắt, găng tay, khẩu trang, mũ, giày,….
Mặc đồ bảo hộ an toàn khi làm việc với axit nitric
– Nơi làm việc đảm bảo thông thoáng, sạch sẽ, tránh xa các vật dụng dễ cháy nổ.
– Khi pha loãng axit, tuyệt đối không đổ nước vào bên trong dung dịch axit nitric mà phải cho axit vào nước.
Khi bảo quản HNO3
– Bảo quản axit nitric trong khu vực an toàn và tránh xa các vật liệu không tương thích, ví dụ như các hợp chất hữu cơ, rượu, hơi ẩm hoặc kim loại.
– Nền nhà kho phải được làm bằng vật liệu chống được axit.
– Khu vực bảo quản phải đảm bảo thông thoáng, tránh xa các nguồn phát nhiệt và ánh nắng mặt trời.
– Thùng chứa axit phải được đậy kín nắp và vật liệu làm thùng phải là chất liệu nhựa thay vì kim loại vì HNO3 không tác dụng với chất liệu này.
Nguyên tắc giải bài tập về axit nitric
Nguyên tắc giải bài tập về axit nitric là sử dụng định luật bảo toàn e
N(+5) → + ne
+ (5 – x)e →
Þ ne nhường = ne nhận
Chú ý:
- Nếu phản ứng tạo ra nhiều sản phẩm khử của N thì số mol e nhường = tổng số mol e nhận
- Nếu có nhiều chất khử tham gia phản ứng tổng số mol e nhường = số mol e nhận
Trong một số trường hợp cần kết hợp thêm định luật bảo toàn điện tích, tức là tổng điện tích âm = tổng điện tích dương và định luật bảo toàn nguyên tố
Chúng ta có thể sử dụng phương trình ion – electron hoặc các bán phản ứng để biểu diễn các quá trình hóa học đã xảy ra, cụ thể như sau:
M → Mn+ + ne
4H+ + NO3- + 3e → NO + 2H2O
Với trường hợp kim loại tác dụng với axit nitric, ta sẽ có:
nHNO3 phản ứng = 2nNO2 = 12nN2 = 10nNH4NO3 = 4nNO = 10nN2O
nNO3-trong muối = nNO2 = 10nN2 = 8nNH4NO3 = 3nNO = 8nN2O
Nếu hỗn hợp bao gồm cả kim loại và oxit kim loại phản ứng với axit nitric, giả sử sinh ra khí NO thì:
nHNO3 phản ứng = 4nNO + 2nO (trong oxit kim loại)
Các dạng toán liên quan axit nitric
Phương pháp xác định nhanh sản phẩm khử của axit nitric
Sản phẩm khử của axit nitric bao gồm:
Kí hiệu sản phẩm khử
Dấu hiệu nhận biết
Công thức bảo toàn electron
NO2 ↑
Khí có màu nâu đỏ
N+5 + 1e → N+4 (NO2)
NO ↑
Khí không màu và hóa nâu khi để ngoài không khí
N+5 + 3e → N+2 (NO)
N2O ↑
Khí không màu và dễ gây cháy
2N+5 + 8e → N2+1 (N2O
N2 ↑
Khí không màu và không gây cháy
2N+5 + 10e → N2+0 (N2)
NH4NO3 (oxi hóa lên các hóa trị -3; +1; +5; -2) NO3-1
Dung dịch và muối
N+5 + 8e → N-3 (NH4NO3)
Dạng 1
Khi đã biết số mol của sản phẩm khử (X)
Để xác định được sản phẩm khử, ta phải tính k số e trung bình tạo ra 1 mol X, ký hiệu là k
K = (∑ne (cho/ nhận) của N+5 tạo ra sản phẩm khử X) ÷ nX
Ví dụ như NO2 = 1÷1=1; NO = 3÷1=3…
Dạng 2
Khi chưa cho biết số mol của Nx
Kim loại tác dụng với axit nitric tạo ra muối(NO3)- + X + sản phẩm khử khác + H2O
Các bước giải bài tập là:
Bước 1: Áp dụng phương pháp bảo toàn số mol N: nN(X) = nHNO3 phản ứng – nN(muối) – nN(sản phẩm khử khác)
Bước 2: Tính
t = (∑ne(cho/ nhận) của N+5 tạo X) ÷ nN(X)
Ví dụ t = 1 → NO2; t = 3 → NO…
Dạng 3
Nếu đề bài không cho đầy đủ các dữ liệu thì áp dụng phương pháp chặn khoảng k.
Dạng 4
Kim loại tác dụng với axit nitric tạo ra muối NH4NO3. Các kim loại thường sẽ là Mg, Al, Zn
– Dấu hiệu định tính
- Dung dịch sau phản ứng tác dụng với OH- tạo ra khí có mùi khai là amoniac
- Kim loại tác dụng với axit nitric thì không có khí thoát ra
- Số muối tạo ra lớn hơn số kim loại phản ứng
– Dấu hiệu định lượng
- Khối lượng dung dịch tăng bằng với khối lượng kim loại phản ứng
- ∑n(e) cho kim loại phản ứng lớn hơn ∑n(e) của N+5 tạo khí
- Sản phẩm khí duy nhất (không có NH4NO3) khác với sản phẩm khí duy nhất (có NH4NO3)
Axit nitric mua ở đâu chất lượng, giá rẻ tại Hà Nội
Sau khi đã tìm hiểu xong thông tin về axit nitric là gì, chắc hẳn nhiều bạn đang rất quan tâm đến địa chỉ mua axit nitric chất lượng và giá rẻ. Ngay bây giờ, chúng tôi sẽ đưa ra cho các bạn một gợi ý vì địa chỉ mua axit nitric giá rẻ, đó chính là công ty VIETCHEM.
Đến với VIETCHEM, các bạn sẽ nhận được những sản phẩm vừa có chất lượng đảm bảo, vừa có giá thành phải chăng và còn được hỗ trợ giao hàng trên toàn quốc với mức phí vô cùng ưu đãi. Ngoài ra, chúng tôi cũng cung cấp thêm rất nhiều sản phẩm hóa chất công nghiệp, hóa chất tẩy rửa, xi mạ,…của nhiều thương hiệu nổi tiếng trên thế giới với số lượng lớn để phục vụ kịp thời nhu cầu sử dụng của quý khách hàng.
Vậy còn chần chừ gì nữa mà không nhấc máy lên và gọi cho chúng tôi theo số điện thoại 096 302 9988 hoặc truy cập website https://ammonia-vietchem.vn/ để được tư vấn và báo giá chi tiết sản phẩm.
Xem thêm: