Phản ứng giữa C HNO3 (axit nitric)

Nội Dung

 Khi carbon (C) phản ứng với HNO₃ (axit nitric), phản ứng xảy ra dưới dạng một phản ứng oxi hóa khử, trong đó carbon bị oxi hóa và axit nitric bị khử. Phản ứng này có thể tạo ra dioxid carbon (CO₂), nitrat của carbon (nếu có điều kiện thích hợp) và các sản phẩm khí như NO₂ (dioxid nitrogen) hoặc NO (nitric oxide), tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của axit nitric.

Phương trình phản ứng

Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng (nồng độ của axit nitric, nhiệt độ), có thể có nhiều sản phẩm khác nhau. Dưới đây là hai phương trình phản ứng có thể xảy ra trong các điều kiện khác nhau:

1. Phản ứng với axit nitric đặc (nóng):

$$C + 4HNO_3 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + 2NO_2$$

2. Phản ứng với axit nitric loãng (lạnh):

$$C + 2HNO_3 \rightarrow CO_2 + H_2O + 2NO$$ 

Chi tiết phản ứng

• Chất tham gia:

  • C (carbon): Là một nguyên tố phi kim, có tính khử cao và có thể phản ứng với axit mạnh như HNO₃. Carbon trong phản ứng này có thể là than (C), bột carbon, hoặc các dạng khác của carbon.
  • HNO₃ (axit nitric): Là axit mạnh, có tính oxi hóa mạnh. Trong phản ứng với carbon, nó có thể chuyển thành NO₂ (dioxid nitrogen), một khí độc, và CO₂ (dioxid carbon), một khí không độc.

• Phản ứng xảy ra:

  • Nếu phản ứng xảy ra với axit nitric đặc và nóng, sản phẩm chính là NO₂ (dioxid nitrogen) và CO₂.
  • Nếu phản ứng xảy ra với axit nitric loãng và lạnh, sản phẩm chính là NO (nitric oxide) và CO₂.

Phương trình chi tiết

1. Với axit nitric đặc (nóng):

   $$C + 4HNO_3 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + 2NO_2$$

2. Với axit nitric loãng (lạnh):

   $$C + 2HNO_3 \rightarrow CO_2 + H_2O + 2NO$$ 

Bài tập liên quan

Bài tập 1:
Viết phương trình phản ứng và tính khối lượng CO₂ thu được khi cho 5g carbon phản ứng với axit nitric đặc.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol của C:

   $$n_C = \frac{5}{12} = 0.417 \text{ mol}$$ 

2. Tính số mol CO₂ thu được:
   Theo phương trình phản ứng, 1 mol C tạo ra 1 mol CO₂, vì vậy số mol CO₂ thu được cũng là 0.417 mol.

3. Tính khối lượng CO₂:

   • Molar mass of CO₂ = 12 + 2(16) = 44 g/mol
   $$m_{CO_2} = 0.417 \times 44 = 18.348 \text{ g}$$ 

Bài tập 2:
Khi 10g carbon phản ứng với axit nitric loãng, tính khối lượng NO thu được.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol của C:

   $$n_C = \frac{10}{12} = 0.833 \text{ mol}$$ 

2. Tính số mol NO thu được:
   Theo phương trình phản ứng, 1 mol C tạo ra 2 mol NO, vì vậy số mol NO thu được là:

   $$n_{NO} = 2 \times 0.833 = 1.666 \text{ mol}$$ 

3. Tính khối lượng NO:

   • Molar mass of NO = 14 + 16 = 30 g/mol
   $$m_{NO} = 1.666 \times 30 = 50 \text{ g}$$ 

>> xem thêm axit nitric HNO3: https://blog.mienbacchem.com/2024/12/axit-nitric-hno3.html

Ứng dụng của phản ứng

1. Sản xuất khí NO₂ và NO:

   • NO₂ (dioxid nitrogen) là một chất khí được sử dụng trong sản xuất axit nitric (HNO₃) theo phương pháp Ostwald, và trong các nghiên cứu khoa học để điều chế các hợp chất khác.
   • NO (nitric oxide) cũng có ứng dụng trong công nghiệp hóa học, đặc biệt là trong sản xuất các hợp chất nitrat.

2. Ứng dụng trong việc điều chế CO₂:

   • Phản ứng này tạo ra CO₂, một khí được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, như trong ngành thực phẩm (để tạo bọt trong đồ uống có ga) và trong công nghiệp khai thác khoáng sản.

3. Sản xuất các hợp chất nitrat:

   • HNO₃ là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, dùng để sản xuất phân bón, thuốc nổ, và các hợp chất nitrat khác.

Lưu ý khi thực hiện phản ứng

1. An toàn khi làm việc với axit nitric (HNO₃):

   • Axit nitric là axit mạnh, có tính oxi hóa rất mạnh và dễ gây bỏng. Nó có thể gây hư hại nặng cho da, mắt, và các mô khác. Cần sử dụng găng tay bảo vệ, kính bảo hộ, và áo bảo hộ khi làm việc với axit nitric.
   • NO₂ và NO là khí độc và có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho hệ hô hấp. Cần đảm bảo làm việc trong môi trường thông thoáng hoặc sử dụng tủ hút khí độc.

2. An toàn khi làm việc với carbon (C):

   • Carbon trong dạng bột có thể gây kích ứng đường hô hấp nếu hít phải, do đó cần tránh tiếp xúc với bụi carbon và sử dụng thiết bị bảo vệ hô hấp nếu cần thiết.

3. Điều kiện nhiệt độ và nồng độ của axit nitric:

   • Phản ứng với axit nitric đặc và nóng sinh ra khí NO₂, một khí độc, nên cần thực hiện trong môi trường có hệ thống thông gió tốt.
   • Phản ứng với axit nitric loãng và lạnh sinh ra NO, cũng là một khí độc, do đó cần chú ý đến môi trường làm việc.

Tóm tắt:

Phản ứng giữa C (carbon) và HNO₃ (axit nitric) tạo ra CO₂, NO hoặc NO₂, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng. Phản ứng này có ứng dụng trong việc sản xuất các hợp chất nitrat, khí NO₂ và NO, cũng như trong công nghiệp sản xuất CO₂. Cần lưu ý về tính chất ăn mòn của axit nitric và độc tính của các khí sinh ra trong phản ứng.