admin 1 tuần trước

Cu Tác Dụng Với HNO3 Loãng: Phương Trình, Giải Thích Chi Tiết & Bài Tập

Mục lục

Bạn đang thắc mắc về phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric (HNO3) loãng? CAUHOI2025.EDU.VN sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về phương trình phản ứng, điều kiện, hiện tượng, và các bài tập vận dụng liên quan đến “Hno3 Loãng Cu”. Bài viết này được tối ưu hóa để bạn dễ dàng tìm thấy trên Google và hiểu rõ bản chất hóa học của phản ứng này.

Mục Lục

Phương Trình Phản Ứng Tổng Quát
Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng
Điều Kiện Phản Ứng
Phương Trình Ion Rút Gọn
Cách Tiến Hành Phản Ứng
Hiện Tượng Phản Ứng
Tính Chất Hóa Học Của HNO3
Tính Chất Hóa Học Của Đồng (Cu)
Bài Tập Vận Dụng Liên Quan
FAQ: Câu Hỏi Thường Gặp

Giới thiệu

Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric loãng (HNO3) là một thí nghiệm hóa học thú vị và quan trọng, thường gặp trong chương trình học phổ thông và các kỳ thi. CAUHOI2025.EDU.VN sẽ giúp bạn hiểu rõ về phản ứng này, từ phương trình hóa học, cơ chế phản ứng, đến các ứng dụng thực tế. Chúng tôi cung cấp thông tin chính xác, dễ hiểu, được trình bày một cách khoa học và trực quan, giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin giải quyết các bài tập liên quan. Hãy cùng khám phá chi tiết phản ứng “hno3 loãng cu” này nhé!

1. Phương Trình Phản Ứng Tổng Quát

Phương trình hóa học tổng quát của phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric loãng (HNO3) như sau:

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

Trong đó:

Cu: Đồng kim loại.
HNO3 (loãng): Axit nitric loãng.
Cu(NO3)2: Đồng(II) nitrat (dung dịch màu xanh lam).
NO: Khí nitơ monoxit (không màu).
H2O: Nước.

2. Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng

Để cân bằng phương trình phản ứng “hno3 loãng cu”, chúng ta sử dụng phương pháp thăng bằng electron.

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi

Cu: từ 0 lên +2
N: từ +5 xuống +2

Bước 2: Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử

Quá trình oxi hóa: Cu⁰ → Cu⁺² + 2e
Quá trình khử: N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Bước 3: Cân bằng số electron cho và nhận

Nhân quá trình oxi hóa với 3 và quá trình khử với 2 để số electron cho và nhận bằng nhau:

3 x (Cu⁰ → Cu⁺² + 2e)
2 x (N⁺⁵ + 3e → N⁺²)

Bước 4: Cộng các quá trình và điền hệ số vào phương trình

Kết hợp các quá trình trên, ta có phương trình cân bằng:

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

3. Điều Kiện Phản Ứng

Phản ứng giữa đồng và axit nitric loãng xảy ra ở điều kiện thường. Không cần đun nóng hay sử dụng chất xúc tác. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng sẽ tăng lên nếu nồng độ HNO3 cao hơn một chút hoặc khi đun nóng nhẹ.

4. Phương Trình Ion Rút Gọn

Để viết phương trình ion rút gọn cho phản ứng “hno3 loãng cu”, ta thực hiện các bước sau:

Bước 1: Viết phương trình ion đầy đủ

3Cu + 8H+ + 8NO3- → 3Cu2+ + 6NO3- + 2NO + 4H2O

Bước 2: Loại bỏ các ion không tham gia phản ứng (ion “khán giả”)

Trong phương trình trên, ion NO3- xuất hiện ở cả hai vế, nhưng số lượng khác nhau. Ta loại bỏ 6NO3- ở cả hai vế.

Bước 3: Viết phương trình ion rút gọn

Phương trình ion rút gọn cuối cùng là:

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

Phương trình này cho thấy bản chất thực sự của phản ứng là sự tương tác giữa đồng kim loại, ion H+ và ion nitrat.

5. Cách Tiến Hành Phản Ứng

Để thực hiện phản ứng giữa đồng và axit nitric loãng, bạn có thể làm theo các bước sau:

Chuẩn bị:
- Một mẩu đồng kim loại (dây đồng, lá đồng, hoặc vụn đồng).
- Dung dịch axit nitric loãng (khoảng 20-30%).
- Ống nghiệm hoặc cốc thủy tinh.
Thực hiện:
- Cho mẩu đồng vào ống nghiệm hoặc cốc.
- Từ từ nhỏ dung dịch axit nitric loãng vào ống nghiệm chứa đồng.
Quan sát:
- Quan sát hiện tượng xảy ra trong quá trình phản ứng.

Lưu ý an toàn: Axit nitric là chất ăn mòn, cần đeo găng tay và kính bảo hộ khi thực hiện thí nghiệm. Phản ứng tạo ra khí NO là khí độc, cần thực hiện thí nghiệm trong tủ hút hoặc nơi thoáng khí.

6. Hiện Tượng Phản Ứng

Khi cho đồng tác dụng với axit nitric loãng, bạn sẽ quan sát được các hiện tượng sau:

Đồng tan dần: Kim loại đồng sẽ tan dần trong dung dịch axit.
Dung dịch chuyển màu xanh lam: Dung dịch trở nên màu xanh lam do sự tạo thành của ion Cu²⁺.
Khí không màu thoát ra: Khí nitơ monoxit (NO) thoát ra, nhưng nhanh chóng bị oxi hóa bởi oxi trong không khí thành khí nitơ đioxit (NO2) có màu nâu đỏ.
```
2NO(k) + O2(k) → 2NO2(k) (màu nâu đỏ)
```

7. Tính Chất Hóa Học Của HNO3

Axit nitric (HNO3) là một axit mạnh và có tính oxi hóa cao. Dưới đây là một số tính chất hóa học quan trọng của HNO3:

7.1. Tính axit

HNO3 là một axit mạnh, phân li hoàn toàn trong dung dịch tạo thành ion H+ và NO3-.
Tác dụng với bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn.

Ví dụ:
```
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
```

7.2. Tính oxi hóa mạnh

HNO3 là một chất oxi hóa mạnh, đặc biệt khi ở dạng đậm đặc.

Tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo thành muối nitrat, nước và sản phẩm khử của nitơ (NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3).

Ví dụ:
```
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
```
Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, việc xử lý khí thải NO2 từ các nhà máy sử dụng HNO3 là một vấn đề cấp thiết để bảo vệ môi trường.

Tác dụng với phi kim.

Ví dụ:

C + 4HNO3 (đặc) → CO2 + 4NO2 + 2H2O
S + 6HNO3 (đặc) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

Tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.

Ví dụ: HNO3 đặc có thể oxi hóa SO2 thành H2SO4.

Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong HNO3 đặc, nguội do tạo thành lớp oxit bảo vệ.

8. Tính Chất Hóa Học Của Đồng (Cu)

Đồng (Cu) là một kim loại chuyển tiếp có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và đời sống. Dưới đây là một số tính chất hóa học đặc trưng của đồng:

8.1. Tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, đồng tác dụng với oxi tạo thành oxit đồng(II) (CuO).
```
2Cu + O2 → 2CuO
```
Tác dụng với halogen (Cl2, Br2) tạo thành muối halogenua.
```
Cu + Cl2 → CuCl2
```

8.2. Tác dụng với axit

Đồng không tác dụng với axit HCl và H2SO4 loãng vì Cu đứng sau H trong dãy điện hóa.

Tác dụng với axit H2SO4 đặc, nóng và HNO3.

Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

8.3. Tác dụng với dung dịch muối

Đồng có thể khử được một số ion kim loại trong dung dịch muối của chúng.
```
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
```

:max_bytes(150000):strip_icc():format(webp)/copper-wire-in-silver-nitrate-58b9bb8c5f9b58af5c6220bd.jpg “Đồng tác dụng với bạc nitrat”)

9. Bài Tập Vận Dụng Liên Quan

Để củng cố kiến thức về phản ứng “hno3 loãng cu”, hãy cùng làm một số bài tập vận dụng sau:

Câu 1: Cho 6,4 gam Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng, thu được V lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của V là:

A. 2,24 lít
B. 1,12 lít
C. 3,36 lít
D. 4,48 lít

Hướng dẫn giải:

nCu = 6,4/64 = 0,1 mol

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Từ phương trình, nNO = (2/3)nCu = (2/3) * 0,1 = 0,067 mol

VNO = 0,067 * 22,4 = 1,5 lít (gần nhất với đáp án B nếu đề bài yêu cầu làm tròn)

Câu 2: Hòa tan hoàn toàn m gam Cu vào dung dịch HNO3 loãng, thu được 0,448 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là:

A. 1,92 gam
B. 0,96 gam
C. 2,88 gam
D. 1,44 gam

Hướng dẫn giải:

nNO = 0,448/22,4 = 0,02 mol

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Từ phương trình, nCu = (3/2)nNO = (3/2) * 0,02 = 0,03 mol

mCu = 0,03 * 64 = 1,92 gam

Câu 3: Cho 19,2 gam Cu tác dụng với 500 ml dung dịch HNO3 1M, thu được V lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X, thu được bao nhiêu gam muối khan?

Hướng dẫn giải:

nCu = 19,2/64 = 0,3 mol
nHNO3 = 0,5 * 1 = 0,5 mol

Ta thấy nCu/3 > nHNO3/8, vậy HNO3 hết.

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
0,3 0,5

=> nCu(NO3)2 = (3/8) 0,5 = 0,1875 mol
=> mCu(NO3)2 = 0,1875 188 = 35,25 gam

Câu 4: Cho 3,2 gam Cu tác dụng với 100ml dung dịch hỗn hợp HNO3 0.8M và H2SO4 0.2M. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được V lít khí NO duy nhất (đktc). Tính giá trị của V.

Hướng dẫn giải:

nCu = 3,2/64 = 0,05 mol
nHNO3 = 0,1 0,8 = 0,08 mol
nH2SO4 = 0,1 0,2 = 0,02 mol => nH+ = 0,04 mol
Tổng nH+ = 0,08 + 0,04 = 0,12 mol

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

Ta thấy nCu/3 > nH+/8 > nNO3-/2 => H+ hết

=> nNO = (2/8)nH+ = 0,25 0,12 = 0,03 mol
=> V = 0,03 * 22,4 = 0,672 lít

Câu 5: Một hỗn hợp X gồm Cu và Fe có khối lượng 12 gam. Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng, thu được 4,48 lít khí NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Tính phần trăm khối lượng của Cu trong X.

Để giải các bài tập trên hiệu quả, bạn cần nắm vững phương trình phản ứng, các khái niệm về số mol, thể tích khí, và định luật bảo toàn khối lượng.

10. FAQ: Câu Hỏi Thường Gặp

Dưới đây là một số câu hỏi thường gặp liên quan đến phản ứng giữa đồng và axit nitric loãng:

Câu 1: Tại sao dung dịch sau phản ứng có màu xanh lam?

Trả lời: Dung dịch có màu xanh lam do sự tạo thành của ion Cu²⁺ (đồng(II) nitrat) trong dung dịch.

Câu 2: Khí NO sinh ra có độc không?

Trả lời: Khí NO là một khí độc. Tuy nhiên, nó nhanh chóng bị oxi hóa thành NO2 (màu nâu đỏ), cũng là một khí độc và gây ô nhiễm không khí.

Câu 3: Có thể dùng axit HCl hoặc H2SO4 loãng để hòa tan đồng không?

Trả lời: Không, đồng không tác dụng với axit HCl và H2SO4 loãng vì đồng đứng sau hiđro trong dãy điện hóa.

Câu 4: Tại sao Fe, Al, Cr bị thụ động trong HNO3 đặc, nguội?

Trả lời: Do các kim loại này tạo thành một lớp oxit bền vững trên bề mặt, ngăn cản phản ứng tiếp diễn.

Câu 5: Phản ứng giữa Cu và HNO3 có phải là phản ứng oxi hóa khử không?

Trả lời: Có, đây là một phản ứng oxi hóa khử. Đồng bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +2, còn nitơ trong HNO3 bị khử từ +5 xuống +2 trong NO.

Câu 6: Làm thế nào để tăng tốc độ phản ứng giữa Cu và HNO3 loãng?

Trả lời: Có thể tăng tốc độ phản ứng bằng cách đun nóng nhẹ hoặc sử dụng dung dịch HNO3 có nồng độ cao hơn một chút.

Câu 7: Sản phẩm khử của HNO3 luôn là NO phải không?

Trả lời: Không, sản phẩm khử của HNO3 phụ thuộc vào nồng độ axit và độ mạnh của chất khử. Với kim loại có tính khử mạnh, HNO3 loãng có thể bị khử đến N2O, N2, hoặc NH4NO3.

Câu 8: Phản ứng giữa Cu và HNO3 có ứng dụng gì trong thực tế?

Trả lời: Phản ứng này được sử dụng trong quá trình khắc kim loại đồng, sản xuất đồng(II) nitrat, và trong các thí nghiệm hóa học để điều chế khí NO.

Câu 9: Có thể thay thế HNO3 bằng axit khác để hòa tan đồng không?

Trả lời: Có thể sử dụng H2SO4 đặc, nóng để hòa tan đồng, nhưng sản phẩm khí sẽ là SO2 chứ không phải NO.

Câu 10: Tại sao cần cân bằng phương trình hóa học?

Trả lời: Cân bằng phương trình hóa học đảm bảo tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng, tức là tổng khối lượng các chất phản ứng phải bằng tổng khối lượng các sản phẩm.

Hy vọng những câu hỏi và trả lời này giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng giữa đồng và axit nitric loãng.

Bạn gặp khó khăn trong việc tìm kiếm thông tin hóa học chính xác và dễ hiểu? Đừng lo lắng! CAUHOI2025.EDU.VN luôn sẵn sàng trợ giúp bạn. Chúng tôi cung cấp các bài viết chi tiết, giải thích cặn kẽ các hiện tượng hóa học, và cung cấp các bài tập vận dụng giúp bạn nắm vững kiến thức.

Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào khác, đừng ngần ngại truy cập CAUHOI2025.EDU.VN để tìm kiếm câu trả lời hoặc đặt câu hỏi trực tiếp cho đội ngũ chuyên gia của chúng tôi. Chúng tôi cam kết mang đến cho bạn những thông tin chính xác, đáng tin cậy và hữu ích nhất.

Địa chỉ: 30 P. Khâm Thiên, Thổ Quan, Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam
Số điện thoại: +84 2435162967
Trang web: CAUHOI2025.EDU.VN

Hãy để CauHoi2025.EDU.VN trở thành người bạn đồng hành trên con đường chinh phục kiến thức hóa học!

0 lượt xem | 0 bình luận

Bình luận

Chia sẻ

Đề xuất cho bạn