Đọc văn bản sau và trả lời các câu hỏi từ 47 đến 53: Nước cường toan hay nước cường thủy là một hỗn hợp có tính oxy hóa mạnh được điều chế bằng cách trộn hai acid vô cơ đậm đặc là hydrochloric acid đậm đặc (HCl) và nitric acid đậm đặc (HNO₃). Với đặc tính acid và oxy hóa mạnh của nước cường toan, nó có khả năng hòa tan nhiều loại khoáng chất, bao gồm các khoáng chất có chứa gold, platinum và các kim loại quý khác. Nước cường toan không chỉ là hỗn hợp của hai acid mạnh. Trong hỗn hợp ...

Đọc văn bản sau và trả lời các câu hỏi từ 47 đến 53:

Nước cường toan hay nước cường thủy là một hỗn hợp có tính oxy hóa mạnh được điều chế bằng cách trộn hai acid vô cơ đậm đặc là hydrochloric acid đậm đặc (HCl) và nitric acid đậm đặc (HNO₃). Với đặc tính acid và oxy hóa mạnh của nước cường toan, nó có khả năng hòa tan nhiều loại khoáng chất, bao gồm các khoáng chất có chứa gold, platinum và các kim loại quý khác. Nước cường toan không chỉ là hỗn hợp của hai acid mạnh. Trong hỗn hợp này, nitric acid vừa là acid mạnh vừa là chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa hydrochloric acid thành khí chlorine và nước, tự khử thành nitrosyl chloride. Phương trình phản ứng như sau:

HNO_3(aq) + 3HCl_(aq) → NOCl_(g) + 2H₂O_(l) + Cl_2(g) (1)

Khí chlorine là một loại khí gây kích ứng và có tính ăn mòn cao do tính chất oxy hóa mạnh của nó. Nitrosyl chloride không ổn định, trải qua phản ứng tự oxy hóa - khử để tạo ra nitrogen oxide và một phân tử chlorine khác. Nitrogen oxide sau đó có thể phản ứng với oxygen trong không khí để tạo ra nitrogen dioxide. Các phản ứng được mô tả được trình bày dưới đây:

2NOCl_(g) → 2NO_(g) + Cl_2(g) (2)

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g) (3)

Phản ứng chung như sau:

2HNO_3(aq) + 6HCl_(aq) + O_2(g) → 2NO_2(g) + 4H₂O_(l) + 3Cl_2(g) (4)

Ta có thể thấy, tỉ lệ nHCl:nHNO3=3:1. Với tỉ lệ này, nó có khả năng tạo ra 3 mol khí chlorine, dễ dàng oxy hóa hầu hết các hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Các bước chuẩn bị nước cường toan trong phòng thí nghiệm như sau:

Bước 1: Xác định thể tích mỗi acid cần trộn

Bước đầu tiên, ta cần xác định thể tích nước cường toan cần dùng.

Nitric acid đậm đặc có khối lượng riêng khoảng 1,44 g/ml, trong khi hydrochloric acid đậm đặc có khối lượng riêng khoảng 1,2 g/ml. Vì phản ứng cần tỉ lệ HCl : HNO₃ là 3 : 1, điều này có nghĩa là cần tối thiểu 3,6 ml hydrochloric acid đậm đặc cho mỗi 1 ml nitric acid đậm đặc. Tỉ lệ này có thể được tăng lên đến 4:1 để bù cho sự thất thoát do bay hơi của hydrochloric acid đậm đặc.

Như vậy:

Cứ 5 ml nước cường toan thì cần 4 ml HCl đậm đặc.

Cứ 5 ml nước cường toan thì cần 1 ml HNO₃ đậm đặc.

Do đó, nếu chúng ta muốn chuẩn bị 100 ml nước cường toan, thì chúng ta sẽ cần:

Thể tích HCl đậm đặc là: 100.4:5 = 80 ml.

Thể tích HNO₃ đậm đặc là: 100 – 80 = 20 ml.

Bước 2: Lấy thể tích của từng acid

Sử dụng pipette chia độ hoặc pipette định mức để lấy các thể tích tương ứng: HCl (80 ml) và HNO₃ (20 ml).

Bước 3: Trộn hỗn hợp 2 acid

Tiến hành cho 80 ml HCl vào bình thủy tinh trước. Sau đó, thêm từ từ HNO₃ vào bình thủy tinh chứa HCl (trong quá trình thêm HNO₃ cần khuấy liên tục).

Bước 4: Sử dụng nước cường toan

Nước cường toan không ổn định, vì vậy nên sử dụng ngay. Trong trường hợp còn dư nước cường toan, có thể bảo quản trong bình thủy tinh không có nắp đậy ở nơi thoáng mát. Trường hợp muốn vứt bỏ nước cường toan dư thừa, tuyệt đối không đổ trực tiếp xuống cống mà đổ vào thùng chứa chất thải có tính acid trong phòng thí nghiệm.

Phát biểu sau đúng hay sai?

Gold là kim loại có tính khử yếu nên không bị hòa tan trong acid kể cả HNO₃ nhưng lại bị hòa tan trong nước cường toan. Sau phản ứng thu được kết tủa gold(III) chloride theo phương trình sau:

Au + HNO₃ + 3HCl → AuCl₃↓ + 2H₂O + NO↑