Phản ứng NaNO3 + H2SO4
Phản ứng hóa học NaNO3 + H2SO4 được sử dụng để sản xuất axit nitric, một hợp chất được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Để thực hiện phản ứng này, cần phải có dung dịch NaNO3 và dung dịch H2SO4 ở nồng độ cần thiết.
Công thức phân tử
Phản ứng giữa natri nitrat (NaNO3) và axit sunfuric (H2SO4) tạo ra axit nitric (HNO3) và natri bisunfat (NaHSO4).
Phương trình hóa học của phản ứng:
NaNO3 + H2SO4 → HNO3 + NaHSO4
Điều kiện phản ứng từ NaNO3 ra HNO3
Nhiệt độ phải đủ cao để kích thích phản ứng xảy ra.
Cơ chế phản ứng
Phản ứng giữa NaNO3 và H2SO4 là một phản ứng trao đổi ion, trong đó các ion natri (Na+) trong NaNO3 thay thế các ion hydrogen (H+) trong H2SO4 để tạo thành NaHSO4. Đồng thời, các ion nitrat (NO3-) trong NaNO3 kết hợp với ion hydrogen (H+) và ion sunfat (SO42-) trong H2SO4 để tạo thành HNO3.
Cách thực hiện phản ứng NaNO3 + H2SO4
Để thực hiện phản ứng NaNO3 + H2SO4, trước tiên bạn cần phải chuẩn bị các vật liệu và dụng cụ sau:
- Dung dịch NaNO3
- Dung dịch H2SO4
- Bình phản ứng
- Máy khuấy từ
- Nhiệt kế
Sau khi chuẩn bị đầy đủ các vật liệu và dụng cụ, bạn có thể thực hiện phản ứng NaNO3 + H2SO4 theo các bước sau:
- Đặt bình phản ứng lên máy khuấy từ.
- Đo lường lượng NaNO3 và H2SO4 cần thiết và đổ vào bình phản ứng.
- Bật máy khuấy từ và đun nóng dung dịch trong bình phản ứng. Theo dõi nhiệt độ bằng nhiệt kế.
- Khi phản ứng xảy ra, dung dịch trong bình phản ứng sẽ thay đổi màu sắc và giải phóng khí NO2.
- Chờ cho phản ứng hoàn toàn kết thúc.
- Lọc sản phẩm tạo ra để thu được axit nitric.
Ứng dụng của phản ứng NaNO3 + H2SO4
Phản ứng NaNO3 + H2SO4 được sử dụng trong sản xuất axit nitric, một hợp chất được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa và thuốc nổ. Ngoài ra, phản ứng này còn được sử dụng để sản xuất các chất trung gian hữu cơ và các hợp chất nitrat khác.
Tiến hành thí nghiệm điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm
Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm, người ta cho muối natri nitrat tinh thể tác dụng với axit sunfuric đặc, chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của axit nitric là 83oC cho đến khi còn lại chất kết tinh màu trắng theo phương trình như sau:
H2SO4 đặc + NaNO3 (tinh thể) → HNO3 + NaHSO4
Axit nitric thoát ra được dẫn vào bình làm lạnh và ngưng tụ ở đó
Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm, ta thực hiện các bước sau:
- Lấy một lượng muối natri nitrat tinh thể và đặc axit sunfuric vào một bình phản ứng.
- Trộn đều hỗn hợp muối và axit và đun nóng hỗn hợp đóng vai trò như một chất xúc tác để chuyển đổi muối thành axit nitric và NaHSO4.
- Hỗn hợp sau đó được chưng cất để tách axit nitric ra khỏi hỗn hợp bằng cách đun nóng hỗn hợp đến nhiệt độ sôi của axit nitric là 83oC.
- Axit nitric thoát ra khỏi bình phản ứng và được dẫn vào một bình làm lạnh để ngưng tụ thành dạng lỏng.
- Dạng lỏng của axit nitric được lấy ra và sử dụng cho các mục đích cần thiết.
Sau khi phản ứng xảy ra, ta thu được sản phẩm NaHSO4 và HNO3. Quá trình chưng cất được thực hiện để tách axit nitric ra khỏi hỗn hợp ban đầu. Axit nitric sau đó được ngưng tụ lại thành dạng lỏng ở bình làm lạnh.
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Để điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm người ta điều chế từ
A. NaNO3, H2SO4 đặc
B. NaNO3, N2, H2, HCl
C. N2 và H2
D. AgNO3, HCl
Đáp án A
Câu 2. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về quá trình điều chế Axit nitric?
A. Axit nitric có nhiệt độ sôi thấp (83oC) nên dễ bị bay hơi khi đun nóng.
B. Axit nitric là axit yếu hơn axit sufuric nên bị đẩy ra khỏi muối.
C. Axit nitric thoát ra được dẫn vào bình làm lạnh và ngưng tụ ở đó.
D. Đốt nóng bình cầu bằng đèn cồn để phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Đáp án B: sai vì HNO3 là axit mạnh, bị đẩy ra khỏi dung dịch muối do tính dễ bay hơi của HNO3
Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric
