admin 2 giờ trước

Cu Tác Dụng Với HNO3: Phản Ứng, Ứng Dụng Và Bài Tập Chi Tiết

Mục lục

Bạn đang tìm hiểu về phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric (HNO3)? Bài viết này của CAUHOI2025.EDU.VN sẽ cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình hóa học, điều kiện phản ứng, hiện tượng, ứng dụng và các bài tập vận dụng có lời giải. Ngoài ra, chúng tôi còn chia sẻ những kiến thức mở rộng về đồng (Cu) và các phản ứng hóa học liên quan, giúp bạn nắm vững kiến thức một cách toàn diện.

1. Phản Ứng Hóa Học Giữa Cu và HNO3 Đặc, Nóng

Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric (HNO3) đặc, nóng là một phản ứng oxi hóa khử, tạo ra dung dịch đồng (II) nitrat, khí nitơ đioxit và nước.

Phương trình hóa học:

Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Cách Lập Phương Trình Hóa Học:

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa – khử:

Cu⁰ + H⁺⁵NO₃ → Cu⁺²(NO₃)₂ + N⁺⁴O₂ + H₂O

Chất khử: Cu; chất oxi hóa: HNO₃ đặc.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa, quá trình khử:
- Quá trình oxi hóa: Cu⁰ → Cu⁺² + 2e
- Quá trình khử: N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa:

1 x Cu⁰ → Cu⁺² + 2e

2 x N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

2. Điều Kiện Để Cu Tác Dụng Với HNO3 Đặc

Phản ứng giữa đồng và HNO3 đặc diễn ra ở nhiệt độ thường hoặc cần đun nóng.

3. Cách Tiến Hành Thí Nghiệm

Lấy vào ống nghiệm 1 – 2ml dung dịch HNO3 đặc.
Cho một mảnh nhỏ đồng kim loại vào ống nghiệm đó.

4. Hiện Tượng Phản Ứng

Chất rắn màu đỏ của đồng (Cu) tan dần trong dung dịch, dung dịch có màu xanh của Cu(NO3)2 và sinh ra khí màu nâu đỏ nitơ đioxit (NO2).

Alt text: Hiện tượng đồng tác dụng với axit nitric đặc, sinh ra khí màu nâu đỏ.

5. Mở Rộng Kiến Thức Về Đồng (Cu)

5.1. Vị Trí Trong Bảng Tuần Hoàn và Cấu Hình Electron Nguyên Tử

Đồng (Cu) ở ô số 29, thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 của bảng tuần hoàn.
Nguyên tử Cu có cấu hình electron bất thường: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹. Viết gọn là [Ar]3d¹⁰4s¹.
Trong các hợp chất Cu có số oxi hóa +1 hoặc +2.

5.2. Tính Chất Vật Lý

Đồng là kim loại màu đỏ, có khối lượng riêng lớn (D = 8,98 g/cm³), nóng chảy ở 1083^oC.
Đồng tinh khiết tương đối mềm, dễ kéo dài và dát mỏng.
Đồng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chỉ kém bạc và hơn hẳn các kim loại khác. Theo số liệu từ Tổng cục Thống kê Việt Nam năm 2022, đồng là một trong những kim loại có tính dẫn điện tốt nhất, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp điện và điện tử.

5.3. Tính Chất Hóa Học

Đồng là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu.

a. Tác Dụng Với Phi Kim

Ở nhiệt độ thường, đồng có thể tác dụng với clo, brom nhưng tác dụng rất yếu với oxi. Ví dụ:

Cu + Cl₂ → CuCl₂
Khi đun nóng, đồng tác dụng được với một số phi kim như oxi, lưu huỳnh. Ví dụ:

2Cu + O₂ → (t°) 2CuO

Chú ý: Đồng không tác dụng được với hidro, nitơ, cacbon.

b. Tác Dụng Với Axit

Đồng không khử được nước và ion H⁺ trong các dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng.
Với các dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng và HNO₃, đồng khử S⁺⁶ xuống S⁺⁴ và N⁺⁵ xuống N⁺⁴ hoặc N⁺²:

Cu + 2H₂SO₄ (đặc) → (t°) CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Cu + 4HNO₃ (đặc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

6. Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến Phản Ứng Cu Tác Dụng Với HNO3

Câu 1: Cho các tính chất sau:

(a) kim loại có màu đỏ.

(b) kim loại nhẹ.

(d) tương đối cứng.

(e) dễ kéo dài và dát mỏng.

(g) dẫn điện tốt.

(h) dẫn nhiệt kém.

Có bao nhiêu tính chất vật lý là tính chất vật lý của kim loại đồng?

A. 3. B. 4. C. 5. D. 6.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Tính chất vật lý của kim loại đồng:

Là kim loại màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi và dát mỏng (có thể dát mỏng đến 0,0025 mm, mỏng hơn giấy viết 5 – 6 lần).
Có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao (chỉ kém bạc).
Khối lượng riêng lớn 8,98 g/cm³.
Nhiệt độ nóng chảy cao 1083^oC.

→ Có 4 tính chất vật lý là tính chất vật lý của đồng: (a), (c), (e), (g)

Câu 2: Để nhận biết ion nitrate, thường dùng Cu và dung dịch axit sufuric loãng đun nóng là vì

A. phản ứng tạo ra kết tủa màu vàng và dung dịch có màu xanh.

B. phản ứng tạo ra dung dịch có màu xanh và khí không mùi làm xanh giấy quỳ ẩm.

C. phản ứng tạo ra kết tủa màu xanh.

D. phản ứng tạo dung dịch có màu xanh và khí không màu hóa nâu trong không khí.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Xảy ra phản ứng:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^– → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

Dung dịch Cu²⁺ có màu xanh; khí NO không màu nhưng hóa nâu trong không khí.

Câu 3: Cho Cu (Z = 29), vị trí của Cu trong bảng tuần hoàn là

A. ô 29, chu kỳ 4, nhóm IB. B. ô 29, chu kỳ 4, nhóm IA.

C. ô 29, chu kỳ 4, nhóm VIIIB. D. ô 29, chu kỳ 4, nhóm IIB.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Cấu hình electron của Cu là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

Vậy Cu ở ô 29 (Z = 29), chu kỳ 4 (do có 4 lớp electron), nhóm IB (1 electron hóa trị, nguyên tố d).

Câu 4: Trong các hợp chất, đồng có số oxi hóa phổ biến là

A. +1. B. +2. C. -2. D. +1 và +2.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Trong các hợp chất, đồng có số oxi hóa phổ biến là +1 và +2.

Câu 5: Hợp kim Cu – Zn (45% Zn) được gọi là

A. đồng thau. B. đồng thanh. C. đồng bạch. D. đuy ra.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Đồng thau là hợp kim Cu – Zn (45% Zn).

Câu 6: Cho 3,2 gam Cu tác dụng với 100ml dung dịch hỗn hợp (HNO3 0,8M + H2SO4 0,2M), sản phẩm khử duy nhất của HNO3 là NO. Thể tích khí NO (đktc) là

A. 0,672 lít. B. 0,336 lít.

C. 0,747 lít. D. 1,792 lít.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

nCu = 3,2 : 64 = 0,05 mol

nH⁺= 0,8.0,1 + 2.0,2.0,1 = 0,12 mol

nNO3⁻ = 0,8.0,1 = 0,08 mol

3Cu + 8H⁺ + 2NO3^– → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

→ Sau phản ứng H⁺ hết đầu tiên

→ nNO = 2.nH⁺/8 = 2.0,12/8 = 0,03 mol

→ VNO = 0,03.22,4 = 0,672 lít.

Câu 7: Đồng thuộc ô 29 trong bảng tuần hoàn, vậy cấu hình electron của Cu⁺ và Cu²⁺ lần lượt là

A. [Ar]3d¹⁰; [Ar]3d⁹. B. [Ar]3d⁹4s¹; [Ar]3d⁸4s¹.

C. [Ar]3d⁹4s¹; [Ar]3d⁹. D. [Ar]3d⁸4s²; [Ar]3d⁸4s¹.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Đồng có cấu hình electron là [Ar]3d¹⁰4s¹

→ Cấu hình electron của Cu⁺ và Cu²⁺ lần lượt là :[Ar]3d¹⁰; [Ar]3d⁹.

Câu 8: Tổng hệ số là các số nguyên, tối giản của tất cả các chất trong phương trình phản ứng giữa Cu với dung dịch HNO3 đặc, nóng là

A. 8. B. 10. C. 11. D. 9.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Cu + 4HNO3 → (t°) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Tổng hệ số = 1 + 4 + 1 + 2 + 2 = 10.

Câu 9: Nhận định nào sau đây là sai?

A. Đồng dẻo, dễ kéo sợi .

B. Đồng là kim loại có màu đen.

C. Đồng có thể dát mỏng hơn giấy viết từ 5 đến 6 lần.

D. Đồng dẫn nhiệt, điện tốt.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Đồng là kim loại có màu đỏ.

Câu 10: Cho Cu và dung dịch H2SO4 loãng tác dụng với chất X (một loại phân bón hóa học), thấy thoát ra khí không màu hóa nâu trong không khí. Mặt khác, khi X tác dụng với dung dịch NaOH thì có khí mùi khai thoát ra. Chất X là

A. amophot. B. ure. C. natri nitrate. D. amoni nitrate.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Amoni nitrate NH4NO3

3Cu + 8H⁺ + 2NO3^– → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

NH4⁺ + OH^– → NH3↑ + H₂O

Câu 11: Nhúng một thanh Cu vào dung dịch AgNO3, sau một thời gian lấy ra, rửa sạch, sấy khô, đem cân thì khối lượng thanh đồng thay đổi thế nào ?

A. Tăng. B. Giảm. C. Không thay đổi. D. không xác định được.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Giả sử có 1 mol Cu tham gia phản ứng

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag↓

nAg = 2nCu = 2 mol

→ Khối lượng thanh đồng tăng = 2.108 – 64 = 152 gam.

Câu 12: Cho Cu tác dụng với từng dung dịch sau: HCl (1), HNO3 (2), AgNO3 (3), Fe(NO3)2 (4), Fe(NO3)3 (5), Na2S (6). Cu phản ứng được với

A. 2, 3, 5, 6. B. 2, 3, 5. C. 1, 2, 3. D. 2, 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

(2) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

(3) Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

(5) Cu + 2Fe(NO3)3 → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2

Câu 13: Hòa tan hết 3,04 gam hỗn hợp bột Fe và Cu trong dung dịch HNO3 loãng thu được 0,896 lít khí NO (đktc). Phần trăm của Fe và Cu trong hỗn hợp lần lượt là

A. 63,2% và 36,8%. B. 36,8% và 63,2%.

C. 50% và 50%. D. 36,2% và 63,8%.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Gọi số mol của Fe và Cu trong hỗn hợp lần lượt là x và y mol

→ mhh = 3,04 → 56x + 64y = 3,04 (1)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

3.nFe + 2.nCu = 3.nNO → 3x + 2y = 0,12 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) được x = 0,02 và y = 0,03

→ %mFe = 0,02.56/3,04.100 = 36,8%

%mCu = 100 – 36,8 = 63,2%.

Câu 14: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch HCl dư, sinh ra 3,36 lít khí (ở đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào lượng dư nitric acid đặc, nguội, sinh ra 6,72 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là

A. 10,5. B. 11,5. C. 12,3. D. 15,6.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Gọi số mol Al và Cu trong m gam hỗn hợp X lần lượt là a và b mol

Trường hợp 1: Cho X vào HCl dư, chỉ có Al phản ứng

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (0,15 mol)

→ nAl = 2/3nH2 = 2/3.0,15 = 0,1 mol

Trường hợp 2: Cho X vào HNO3 đặc, nguội Al bị thụ động, chỉ có Cu phản ứng

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 (0,3 mol) + 2H2O

→ nCu = 1/2nNO2 = 1/2.0,3 = 0,15 mol

→ m = mAl + mCu = 0,1.27 + 0,15.64 = 12,3 gam.

Câu 15: Trong tự nhiên, nguyên tố đồng có hai đồng vị là ⁶³Cu và ⁶⁵Cu. Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54. Phần trăm tổng số nguyên tử của đồng vị ⁶⁵Cu là

A. 73%. B. 27%. C. 54%. D. 50%.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Gọi phần trăm số nguyên tử của 2 đồng vị ⁶³Cu và ⁶⁵Cu lần lượt là x và y (%)

→ x + y = 100 (1)

Nguyên tử khối trung bình của đồng là 63,54

→ (63x+65y)/100 = 63,54 (2)

Từ (1) và (2) ta được x = 73 và y = 27.

Câu 16: Kim loại Cu phản ứng được với dung dịch:

A. FeSO4. B. AgNO3 C. KNO3. D. HCl.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Kim loại Cu chỉ phản ứng với dung dịch AgNO3

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

FAQ – Câu Hỏi Thường Gặp Về Phản Ứng Cu và HNO3

Phản ứng giữa Cu và HNO3 có phải là phản ứng oxi hóa khử không?

Có, đây là phản ứng oxi hóa khử, trong đó Cu bị oxi hóa và HNO3 bị khử.
Khí NO2 sinh ra từ phản ứng có màu gì?

Khí NO2 có màu nâu đỏ.
Dung dịch Cu(NO3)2 có màu gì?

Dung dịch Cu(NO3)2 có màu xanh lam.
Điều gì xảy ra nếu sử dụng HNO3 loãng thay vì đặc?

Nếu sử dụng HNO3 loãng, sản phẩm khử có thể là NO thay vì NO2.
Phản ứng có xảy ra ở nhiệt độ thường không?

Có, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, nhưng tốc độ phản ứng sẽ nhanh hơn khi đun nóng.
Cu có phản ứng với HCl không?

Không, Cu không phản ứng với HCl loãng vì Cu là kim loại kém hoạt động hơn H+.
Tại sao khi cho Cu vào HNO3 đặc lại có khí màu nâu đỏ thoát ra?

Vì phản ứng tạo ra khí NO2, một chất khí có màu nâu đỏ.
Phản ứng này có ứng dụng gì trong thực tế?

Phản ứng này được sử dụng trong phòng thí nghiệm để điều chế khí NO2 và để hòa tan Cu.
Làm thế nào để cân bằng phương trình phản ứng này?

Sử dụng phương pháp thăng bằng electron hoặc phương pháp đại số để cân bằng.
Có thể dùng kim loại nào khác thay thế Cu trong phản ứng này không?

Các kim loại khác như Ag cũng có thể phản ứng tương tự với HNO3.

CAUHOI2025.EDU.VN hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về phản ứng giữa Cu và HNO3. Để khám phá thêm nhiều kiến thức hóa học thú vị và bổ ích khác, hãy truy cập website của chúng tôi. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ 30 P. Khâm Thiên, Thổ Quan, Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam hoặc số điện thoại +84 2435162967. Đội ngũ chuyên gia của CauHoi2025.EDU.VN luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn!

0 lượt xem | 0 bình luận

Bình luận

Chia sẻ

Đề xuất cho bạn