SKKN Kinh nghiệm giải bài tập về phản ứng giữa kim loại với axit nitric tạo muối amoni giúp học sinh trung học phổ thông giải nhanh bài tập Hoá Học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT CẨM THỦY 2
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
KINH NGHIỆM GIẢI BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG GIỮA 
KIM LOẠI VỚI AXIT NITRIC TẠO MUỐI AMONI 
GIÚP HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 
GIẢI NHANH BÀI TẬP HOÁ HỌC
Người thực hiện: Nguyễn Đức Hào
Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn
SKKN thuộc môn: Hóa học
THANH HOÁ NĂM 2018
Mục lục
Tên mục lục
Trang
A. MỞ ĐẦU
1
I. Lí do chọn đề tài
1
II. Mục đích nghiên cứu
1
III. Đối tượng nghiên cứu
1
IV. Phương pháp nghiên cứu
2
B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2
I. Cơ sở lí luận
2
II. Thực trạng của vấn đề
5
III. Giải pháp và tổ chức thực hiện
6
IV. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm
17
C. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
18
I. Kết luận
18
II. Kiến nghị
18
Tài liệu tham khảo
19
A. MỞ ĐẦU
I. Lí do chọn đề tài
Ở trường trung học phổ thông, môn hóa học là một trong những môn học cơ bản bao gồm cả lí thuyết và thực nghiệm. Bài tập hoá học là một phương tiện rất cần thiết giúp học sinh nắm vững, nhớ lâu các kiến thức cơ bản, mở rộng và đào sâu những nội dung đã được học. Nhờ đó, học sinh hoàn thiện được kiến thức, đồng thời phát triển trí thông minh, sáng tạo, rèn luyện được những kĩ năng, kĩ xảo, năng lực nhận thức và tư duy phát triển. Thông qua bài tập hoá học giúp giáo viên đánh giá kết quả học tập của học sinh. Từ đó phân loại học sinh và có kế hoạch ôn tập, củng cố kiến thức sát với đối tượng.
Trong các dạng bài tập hóa học thì axit nitric luôn có trong các đề thi như đề thi học sinh giỏi, đề thi đại học (nay gọi là đề thi trung học phổ thông Quốc gia). Nitơ là nguyên tố phi kim có nhiều số oxi hóa (-3, 0, +1, +2, +3, +4, +5). Trong phân tử axit nitric, nguyên tố nitơ có số oxi hóa là +5 nên khi tham gia phản ứng hóa học với các chất khử, axit nitric bị khử về các mức oxi hóa thấp hơn của nguyên tố nitơ. Do đó, bài tập về axit nitric có nhiều dạng, nhiều bài tập khó, học sinh dễ bị nhầm lẫn và thường bị lúng túng khi phân tích đề, không xác định được phản ứng tạo ra sản phẩm gì? đặc biệt là phản ứng tạo ra muối amoni. Do đó, phương pháp xác định sản phẩm của phản ứng có tạo ra muối amoni hay không là rất quan trọng. Mấu chốt của phương pháp là học sinh phải phát hiện ra vấn đề của mỗi bài tập và có phương pháp giải bài tập phù hợp.
Hiện tại, chưa có các tài liệu nghiên cứu nào bàn sâu vào vấn đề này, các đồng nghiệp và học sinh trong trường chưa có kinh nghiệm để giải quyết, khắc phục nên tôi chọn đề tài: “Kinh nghiệm giải bài tập về phản ứng giữa kim loại và axit nitric tạo muối amoni giúp học sinh trung học phổ thông giải nhanh bài tập hoá học”.
II. Mục đích nghiên cứu
	Nghiên cứu đề tài để giúp học sinh phân tích, giải nhanh, gọn nhất, tiết kiệm thời gian, từ đó gây hứng thú học tập cho học sinh.
III. Đối tượng nghiên cứu
	Bài tập về phản ứng giữa kim loại và axit nitric tạo muối amoni.
IV. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tôi nghiên cứu các tài liệu sách, báo, đề thi học sinh giỏi các tỉnh, đề thi trung học phổ thông Quốc gia có liên quan, tổng hợp và phân loại bài tập theo một trình tự logic, phù hợp với quá trình nghiên cứu.
Phương pháp quan sát sư phạm: Nghiên cứu thực tiễn dạy và học của giáo viên và học sinh trường THPT Cẩm Thủy 2 nhằm tìm ra những nhu cầu kiến thức cần thiết trong lĩnh vực hóa học vô cơ.
Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Tôi tham khảo ý kiến của các thầy, cô giáo trong bộ môn, những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.
Phương pháp toán học: Sử dụng các phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả thu được.
B. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
I. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
1. Axit nitric
Axit nitric HNO3 là một trong những hoá chất cơ bản và quan trọng hàng đầu.
1.1. Tính chất vật lí
- Là chất lỏng, không màu, tan tốt trong nước.
- Trong điều kiện thường, dung dịch có màu hơi vàng do HNO3 bị phân hủy chậm:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2. Vì vậy, người ta phải đựng dung dịch HNO3 trong bình tối màu.
1.2. Tính chất hóa học
a. HNO3 là một axit mạnh
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.
- Tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H2O:                 	2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
- Tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối + H2O:              	2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
- Tác dụng với muối của axit yếu (trong muối kim loại đã đạt hóa trị cao nhất) → muối mới + axit mới:           
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
b. HNO3 là chất oxi hóa mạnh
- Tác dụng với kim loại:
     + HNO3 phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối nitrat + H2O và sản phẩm khử của N+5 (NO2, NO, N2O, N2 và NH4NO3).
M + HNO3 → M(NO3)n + H2O + NO2 (hoặc NO, N2O, N2, NH4NO3)
     + Sản phẩm khử của N+5 là tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại và nồng độ của dung dịch axit. Thông thường thì dung dịch đặc → NO2, dung dịch loãng → NO; dung dịch axit càng loãng, kim loại càng mạnh thì N bị khử xuống mức càng sâu.
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
+ Khi cho các kim loại hoạt động mạnh như K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn,  vào dung dịch HNO3 loãng thi phản ứng có thể tạo muối NH4NO3:
4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Chú ý: Nếu cho Fe hoặc hỗn hợp Fe và Cu tác dụng với dung dịch HNO3 mà sau phản ứng còn dư kim loại → trong dung dịch Fe thu được chỉ ở dạng muối Fe2+. HNO3 đặc nguội thụ động với Al, Fe, Cr.
- Tác dụng với phi kim → NO2 + H2O + oxit của phi kim hoặc axit tương ứng.
C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
P + 5HNO3 → H3PO4 + 5NO2 + H2O
- Tác dụng với các chất khử khác (oxit bazơ, bazơ và muối trong đó kim loại chưa có hóa trị cao nhất...).
4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
4HNO3 + FeCO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
1.3. Điều chế
- Trong công nghiệp: NH3 → NO → NO2 → HNO3
 	 4NH3 + 5O2 Pt, 8500C 4NO + 6H2O
 2NO + O2 → 2NO2
 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
- Trong phòng thí nghiệm:
H2SO4 (đặc) + NaNO3 (tinh thể)  t0  HNO3 + NaHSO4
1.4. Nhận biết
- Đối với dung dịch HNO3: Làm quỳ tím hóa đỏ hoặc tác dụng với kim loại có tính khử yếu tạo khí màu nâu đỏ (dung dịch HNO3 đặc), tạo khí không màu hóa nâu trong không khí (dung dịch HNO3 loãng).
- Đối với ion nitrat: tác dụng với kim loại có tính khử yếu tạo khí không màu hóa nâu trong không khí.
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
	2NO↑ (không màu) + O2 → 2NO2 (màu nâu đỏ)
1.5. Ứng dụng
     Axit nitric là một trong những hóa chất cơ bản và quan trọng. Phần lớn axit này được dùng để sản xuất phân đạm. Ngoài ra nó còn được dùng để sản xuất thuốc nổ, thuốc nhuộm, dược phẩm...
2. Ion nitrat trong các môi trường
2.1. Ion nitrat trong môi trường axit có tính oxi hóa tương tự axit nitric
Ví dụ: Cho một ít bột đồng vào dung dịch hỗn hợp gồm HCl và KNO3 thấy có khí không màu thoát ra hóa nâu trong không khí:
 	3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
	2NO + O2 → 2NO2
2.2. Ion nitrat trong môi trường bazơ có tính oxi hóa tạo ra amoniac
	Ví dụ: Cho bột nhôm vào dung dịch hỗn hợp gồm NaOH và NaNO3, đun nóng thấy có khí mùi khai thoát ra:
	8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 18H2O → 8Na[Al(OH)4] + 3NH3↑
	Nếu Al và NaOH còn dư thì còn có khí H2 thoát ra:
	2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2.3. Ion nitrat trong môi trường trung tính không có tính oxi hóa
Ví dụ: Cho bột nhôm vào dung dịch NaNO3 không có phản ứng hóa học xảy ra.
II. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Qua theo dõi trong thực tế giảng dạy nhiều năm ở trường THPT Cẩm Thủy 2, trên nhiều đối tượng học sinh, kết hợp với việc tham khảo ý kiến của đồng nghiệp giảng dạy cùng bộ môn, tôi nhận thấy hiện nay đa số học sinh đang còn dễ bị nhầm lẫn và thường bị lúng túng khi phân tích đề hoặc không có hướng giải quyết được các bài tập tính toán về phản ứng tạo ra muối amoni. Trong quá trình làm bài tập của học sinh, các biểu hiện có thể dễ dàng nhận thấy như:
	Thứ nhất, chưa tự giác, chưa tích cực trong việc đào sâu nghiên cứu kiến thức, học đang còn mang tính đối phó, việc tìm tài liệu tham khảo của học sinh còn hạn chế nên chưa hiểu sâu sắc kiến thức đã được học.
	Thứ hai, học sinh không tích cực trong các giờ học trên lớp với các biểu hiện cụ thể như: ít đóng góp ý kiến xây dựng bài, việc tham gia hoạt động học và ghi bài một cách thụ động, 
	Thứ ba, chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn học sinh cách phát hiện ra điểm mấu chốt của bài tập để có hướng giải quyết bài tập phù hợp.
	Từ những hiện trạng trên dẫn tới kết quả là: Khi ôn thi học sinh giỏi, ôn thi THPT Quốc gia, trong quá trình làm bài tập về axit nitric, học sinh thường trầm, tính tích cực tự giác của học sinh không được phát huy, ít học sinh làm đúng kết quả, thậm trí có học sinh không làm bài.
Nguyên nhân: Thực trạng trên có thể được tạo nên từ nhiều nguyên nhân khác nhau như:
Từ phía học sinh: Có thể do ý thức tự giác của học sinh chưa cao, do trình độ của học sinh còn hạn chế, chưa được làm nhiều dạng bài tập nên kĩ năng giải bài tập còn hạn chế, 
Từ phía giáo viên: Do cách hướng dẫn giải bài tập của giáo viên chưa phù hợp, đang còn rườm rà, khó hiểu, không logic nên chưa khơi gợi sự hứng thú, tích cực cho học sinh. Đôi khi có cách hướng dẫn giải bài tập của giáo viên quá khó khiến học sinh lúng túng, không tự tin khi làm các bài tập khác tương tự. 
Từ phía xã hội: Do xu thế xã hội hiện nay có nhiều vấn đề khiến học sinh bận tâm như: việc yêu sớm, sự quan tâm của gia đình, các trang mạng xã hội (đặc biệt là facebook), các tệ nạn xã hội, ... Từ xu thế đó khiến học sinh giảm bớt hứng thú, động lực học tập.
Ngoài ra, việc thi theo hình thức trắc nghiệm đối với môn Hóa học cũng là lí do của phần đông học sinh ngại giải các bài tập đề dài và khó. Hơn nữa, hệ thống bài tập trong sách giáo khoa chỉ là định hướng chung cho việc khai thác kiến thức cơ bản, trong khi đó trình độ của học sinh lại hết sức đa dạng, được phân chia thành nhiều đối tượng khác nhau, không phải nơi nào, lớp nào cũng như nhau.
III. Giải pháp và tổ chức thực hiện 
Khi tham gia phản ứng hoá học, tuỳ theo tác nhân khử và nồng độ của axit nitric, nguyên tố nitơ có thể bị khử thành NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3. Trong đề tài này sẽ chú trọng vào phản ứng tạo ra muối amoni.
1. Cơ sở lý thuyết
	- Trong những năm gần đây, trong đề thi học sinh giỏi của các tinh và đề thi Đại học (nay gọi là trung học phổ thông Quốc gia) bao giờ cũng có câu hỏi về kim loại tác dụng với dung dịch chứa ion nitrat trong môi trường axit tạo muối amoni. Phản ứng tạo muối amoni là một trong những dạng bài tập hóa vô vơ hay và khó. Nếu như đề thi trước năm 2014 dừng lại ở việc tạo ra NH4NO3 thì từ năm 2014 đến nay, mức độ khó đã tăng lên đáng kể. Phản ứng vẫn tạo ra NH4NO3 nhưng sau đó ion bị khử hết thành các sản phẩm khác.
	- Dấu hiệu nhận biết phản ứng tạo muối NH4NO3: Khi cho các kim loại hoạt động hóa học mạnh hoặc hỗn hợp chất rắn chứa kim loại hoạt động hóa học mạnh như Ba, Ca, Mg, Al, Zn, ... vào dung dịch axit nitric rất loãng thì phản ứng có thể tạo ra muối amoni.
	- Một số kinh nghiệm trong việc phân tích đề:
	+ Khi cho các kim loại hoạt động hóa học mạnh hoặc hỗn hợp chất rắn chứa kim loại hoạt động hóa học mạnh như Ba, Ca, Mg, Al, Zn, ... vào dung dịch axit nitric loãng hoặc dung dịch hỗn hợp chứa đồng thời các ion NO3- và H+ thì với các dữ kiện sau đây chứng tỏ phản ứng tạo thành dung dịch chứa ion NH4+:
	* Cho dung dịch kiềm vào dung dịch sau phản ứng và đun nóng thấy thoát ra khí mùi khai.
	* Số mol electron nhường lớn hơn số mol electron nhận để tạo khí (như N2O, NO, N2, H2).
	* Khối lượng muối thu được theo bài ra lớn hơn khối lượng muối của kim loại.
	* Số mol của nguyên tố N trong HNO3 ban đầu lớn hơn tổng số mol của nguyên tố N trong muối của kim loại và sản phẩm khí.
	+ Khi cho kim loại vào dung dịch chứa đồng thời các ion NO3- và H+ mà sản phẩm tạo thành có khí H2 chứng tỏ ion NO3- hết.
	+ Khi cho kim loại sắt hoặc hỗn hợp chất rắn chứa sắt, hợp chất sắt (II) vào dung dịch chứa đồng thời các ion NO3- và H+ mà sản phẩm tạo thành có khí H2 chứng tỏ ion NO3- hết và dung dịch thu được chứa ion Fe2+, không có ion Fe3+.
	+ Khi cho kim loại sắt hoặc hỗn hợp chất rắn chứa sắt, hợp chất sắt (II) vào dung dịch chứa đồng thời các ion Cl-, NO3- và H+, sau đó cho dung dịch AgNO3 vào dung dịch thu được tạo thành kết tủa thì thường là dung dịch thu được chứa đồng thời ion Fe2+ và Fe3+, kết tủa tạo thành gồm AgCl và Ag:
	Ag+ + Cl- → AgCl↓
	Ag+ + Fe2+ → Ag↓ + Fe3+
- Khi giải các bài tập về vấn đề nêu trên, chúng ta cần kết hợp linh hoạt các định luật bảo toàn (như bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron, bảo toàn điện tích) để giải nhanh bài tập.
2. Bài tập minh họa
2.1. Bài tập về axit nitric trong đề thi học sinh giỏi
Câu 1: Cho 7,8 gam X gồm Al và Mg vào 1 lít HNO3 1M được dung dịch Y và 1,792 lít hỗn hợp khí Z gồm N2 và N2O (đktc) có tỉ khối so với H2 bằng 18. Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào Y đến khi lượng kết tủa không đổi thì cần 1,03 lít. Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối. Xác định m. Biết rằng quá trình cô cạn không xảy ra phản ứng. (Trích đề thi Casio Thanh Hóa năm học 2016 – 2017)
Giải:
Ta có : nZ = 0,08 mol; mZ = 0,08.2.18 = 2,88 gam
Gọi số mol của N2 và N2O có trong hỗn hợp Z lần lượt là a và b.
→ a + b = 0,08 và 28a + 44b = 2,88 
→ a = b = 0,04
Sơ đồ phản ứng :
X AlMg + HNO3 →Chấttantrong Y Al3+Mg2+NH4+H+NO3- + Z N2N2O + H2O
Gọi số mol của Al, Mg, NH4+ lần lượt là x, y, z.
→ 27x + 24y = 7,8	(I)
Bảo toàn electron: 3x + 2y – 8z = 10.0,04 + 8.0,04 = 0,72	(II)
Lượng H+ phản ứng:	12H+ + 2NO3- + 10e → N2 + 6H2O
	10H+ + 2NO3- + 8e → N2O + 5H2O
	10H+ + NO3- + 8e → NH4+ + 3H2O
Số mol H+ đã phản ứng = 10z + 12.0,04 + 10.0,04 = 10z + 0,88 mol
Số mol H+ dư = 1 – (10z + 0,88) = 0,12 – 10z mol
Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Y :
	H+ + OH- → H2O
NH4+ + OH- → NH3 + H2O
	Al3+ + 4OH- → Al(OH)4-
	Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2
	Số mol OH- = 4x + 2y + z + (0,12 – 10z) = 1,03 mol	(III)
Từ (I), (II) và (III) → x = 0,2; y = 0,1 và z = 0,01
Cô cạn dung dịch Y thu được 0,2 mol Al(NO3)3; 0,1 mol Mg(NO3)2 và 0,01 mol NH4NO3 có khối lượng = 0,2.213 + 0,1.148 + 0,01.80 = 58,2 gam.
Đáp số: m = 58,2 gam.
Câu 2: Hòa tan hoàn toàn 3,6 gam Mg trong 500ml dung dịch HNO3 0,8M, phản ứng kết thúc thu được 448 ml một khí X (ở đktc) và dung dịch Y có khối lượng lớn hơn khối lượng dung dịch HNO3 ban đầu là 3,04 gam. Để phản ứng hết với các chất có trong Y cần vừa đủ V ml dung dịch NaOH 2M. Tính V.
(Trích đề thi HSG 12 tỉnh Hà Tĩnh năm học 2016 – 2017)
Giải:
Theo bài ra: nMg = 0,15 mol; nHNO3 = 0,4 mol; nX = 0,02 mol
	 mX = mMg – mdd tăng = 3,6 – 3,04 = 0,56 gam → MX = 28 → X là N2
Bảo toàn electron, ta có: nNH4NO3= 0,15.2-0,02.108 = 0,0125 mol
Sơ đồ phản ứng:
Mg + HNO3 → Mg(NO3)2NH4NO3HNO3 + N2 + H2O
Bảo toàn nguyên tố nitơ, ta có:
Cho dung dịch NaOH vào dung dịch Y :
	H+ + OH- → H2O
NH4+ + OH- → NH3 + H2O
	Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2
Số mol NaOH cần dùng: 
nNaOH = nHNO3 (Y) + nNH4NO3 + 2.nMg2+ = 0,035 + 0,0125 + 2.0,15 = 0,3475 mol
Thể tích dung dịch NaOH cần dùng: V = 0,34752 = 0,17375 lít = 173,75 ml
	 Đáp số: V = 173,75 ml
Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 216,55 gam hỗn hợp KHSO4 và Fe(NO3)3 vào nước được dung dịch X. Cho m gam hỗn hợp Y gồm Mg, Al, MgO, Al2O3 (trong đó oxi chiếm 64205 về khối lượng) tan hết vào X, sau khi các phản ứng kết thúc thu được dung dịch Z chỉ chứa muối trung hòa và 2,016 lít (đktc) hỗn hợp khí T có tổng khối lượng 1,84 gam gồm (H2 và các khí là sản phẩm khử của N+5), trong đó chiếm 49 về thể tích H2 và nitơ chiếm 1423 về khối lượng. Cho BaCl2 dư vào Z thu được 356,49 gam kết tủa. Tìm giá trị của m. 
(Trích đề thi HSG 11 tỉnh Nghệ An năm học 2016 – 2017)
Giải:
Theo bài ra, ta có 0,09 mol hỗn hợp khí T gồm 0,04 mol H2 và 0,05 mol NaOb (là các khí trong sản phẩm khử của N+5).
Trong NaOb có mN = 1,84.1423 = 1,12 gam và mO = 1,84 – 1,12 – 2.0,04 = 0,64 gam
 nên nN = 1,1214 = 0,08 mol → số nguyên tử N = 0,080,05 = 1,6
 	 nO = 0,6416 = 0,04 mol → số nguyên tử O = 0,040,05 = 0,8
 	Vậy các khí là sản phẩm khử của N+5 có công thức N1,6O0,8.
Số mol BaSO4 = 1,53 mol số mol KHSO4 = 1,53 mol số mol H+ = 1,53 mol
Từ 216,55 gam hỗn hợp KHSO4 và Fe(NO3)3 Số mol Fe(NO3)3 = 0,035 mol
Do phản ứng tạo khí H2 nên NO3- hết. Sơ đồ phản ứng:
KHSO4Fe(NO3)3 + MgAlMgOAl2O3 → K+Fe3+Mg2+Al3+NH4+SO42- + H2N1,6O0,8 + H2O
Bảo toàn nguyên tố N: nNH4+ = 3.0,035 – 1,6.0,05 = 0,025 mol
Lượng H+ pư: 	8H+ + 1,6NO3- + 6,4e N1,6O0,8 + 4H2O 
 	2H+ + 2e H2
10H+ + NO3- + 8e NH4+ + 3H2O 
 	2H+ + O2- H2O 
Theo phản ứng: nH+ = 8.0,05 + 2.0,04 + 10.0,025 + 2.nO = 1,53 → nO = 0,4 mol 
Trong X, oxi chiếm 64/205 về khối lượng nên: m = 0,4.16.20564 = 20,5 gam.
	 Đáp số: m = 20,5 gam.
Câu 4: Cho 12,56 gam hỗn hợp gồm Mg và Mg(NO3)2 tan vừa đủ trong dung dịch hỗn hợp chứa 0,98 mol HCl và x mol KNO3. Sau phản ứng thu được dung dịch Y chỉ chứa muối clorua và 0,04 mol khí N2. Cô cạn cẩn thận Y thu được m gam muối khan. Tính m. 
(Trích đề thi HSG 11 tỉnh Thanh Hóa năm học 2017 – 2018)
Giải:
Gọi y, z lần lượt là số mol của Mg và Mg(NO3)2 → 24y + 148z = 12,56 (1)
Trong dung dịch Y có thể có NH4+, nMg2+ = y + 2z (mol)
Sơ đồ phản ứng:
MgMg(NO3)2 + HClKNO3 → Mg2+K+NH4+Cl- + N2 + H2O
Bảo toàn nguyên tố với N: 
Bảo toàn điện tích trong Y: 2(y + z) + x + (x + 2z – 0,08) = 0,98 
	 → x + y + 2z = 0,53 (2)
Bảo toàn electron: 2y = 8(x + 2z – 0,08) + 10.0,04 → 4x – y + 8z = 0,12 (3) 
Giải hệ phương trình (1), (2), (3), ta được: x = 0,09; y = 0,4; z = 0,02
→ m = 0,42.24 + 0,09.39 + 0,05.18 + 0,98.35,5 = 49,28 gam
	Đáp số: m = 49,28 gam.
2.2. Bài tập về axit nitric trong đề thi trung học phổ thông quốc gia
	Câu 1: Cho 7,65 gam hỗn hợp X gồm Al và Al2O3 (trong đó Al chiếm 60% khối lượng) tan hoàn toàn trong dung dịch Y gồm H2SO4 và NaNO3, thu được dung dịch Z chỉ chứa 3 muối trung hòa và m gam hỗn hợp khí T (trong T có 0,015 mol H2). Cho dung dịch BaCl2 dư vào Z đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 93,2 gam kết tủa. Còn nếu cho Z phản ứng với NaOH thì lượng NaOH phản ứng tối đa là 0,935 mol. Giá trị của m gần giá trị nào nhất sau đây?
	A. 2,5.	B. 3,0. 	C. 1,5. 	D. 1,0.
(Trích câu 47 - Mã đề 357 – Đề thi THPT Quốc gia năm 2015)
Giải:
Theo bài ra, trong hỗn hợp X có 0,17 mol Al và 0,03 mol Al2O3.
Sơ đồ pư:
AlAl2O3+ H2SO4NaNO3 →Z Al3+Na+NH4+SO42-+T NxOyH2+ H2O
Do phản ứng tạo khí H2 nên NO3- hết.
Số mol SO42- = số mol BaSO4 = 93,2/233 = 0,4 mol → số mol H2SO4 = 0,4 mol
Ta có: nNaOH pư tối đa = 4nAl3+ + nNH4+ 
 mà nAl3+ = 0,17 + 2.0,03 = 0,23 mol → nNH4+ = 0,015 mol
Bảo toàn điện tích → số mol Na+ = 2.0,4 – 3.0,23 – 0,015 = 0,095 mol 
 → số mol NaNO3 = 0,095 mol
Bảo toàn nguyên tố H → số mol H2O = (2.0,4 – 4.0,015 – 2.0,015)/2 = 0,355 mol
Khối lượng muối: mmuối = 0,23.27 + 0,095.23 + 0,015.18 + 0,4.96 = 47,065 gam
Bảo toàn khối lượng: m = 7,65 + 0,4.98 + 0,095.85 – 47,065 – 0,355.18 = 1,47 gam
→ Chọn đáp án C.
	Câu 2: Cho 66,2 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4, Fe(NO3)2, Al tan hoàn toàn trong dung dịch chứa 3,1 mol KHSO4 loãng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y chỉ chứa 466,6 gam muối sunfat trung hòa và 10,08 lít (đktc) khí Z gồm 2 khí trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí. Biết tỉ khối của Z so với He là 23/18. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 15.	B. 20.	C. 25.	D. 30.
(Trích câu 25 - Đề thi minh họa của Bộ năm 2015)
Giải:
Vì MZ ≈ 5 khí còn lại phải là H2.
Sơ đồ pư:
XFe3O4Fe(NO3)2Al + KHSO4 → YFeSO4 x molFe2(SO4)3 (y mol)(NH4)2SO4 0,025 molK2SO4 1,55 molAl2(SO4)3 (z mol) + ZH2NO + H2O
Gọi số mol của NO và H2 lần lượt là a và b.
Theo bài ra: a+b= 10,0822,4=0,4530a+2b=0,45.4.2318 → a=0,05b=0,4
Bảo toàn khối lượng: mH2O = 66,2 + 3,1.136 – 466,6 – 0,45.469 = 18,9 gam 
 → nH2O = 1,05 mol
Vì có Al nên trong Y chứa (NH4)2SO4: a (mol) 
Bảo toàn nguyên tố H
Bảo toàn nguyên tố N → Số mol Fe(NO3)2 = 0,05 mol
Bảo toàn nguyên tố Fe → Số mol Fe3O4 = (x + 2y – 0,05)/3 mol
Bảo toàn nguyên tố Al → Số mol Al = 2z mol
Khối lượng muối: (1)
Bảo toàn gốc SO42-: (2)
Khối lượng của X: (3)
Giải hệ (1), (2) và (3) → x = 0,1; y = 0,275; z = 0,2 → 
Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X: %Al