Phản ứng Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
1. Phương trình phản ứng Cu tác dụng HNO3 đặc
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
2. Điều kiện phản ứng Cu tác dụng với dung dịch HNO3 đặc
Cu tác dụng với dung dịch HNO3 đặc ở nhiệt độ thường.
3. Cân bằng phản ứng Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Bước 1. Xác định số oxi hóa thay đổi thế nào.
Cu0 + HN+5O3 → Cu+2(NO3)2 + N+4O2+ H2O
Bước 2. Lập thăng bằng electron.
|
1x 2x |
Cu → Cu+2 + 2e N+5 + 1e → N+4 |
Bước 3. Đặt các hệ số tìm được vào phương trình phản ứng và tính các hệ số còn lại.
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
4. Cách tiến hành phản ứng cho Cu tác dụng với dung dịch HNO3 đặc
Cho vào ống nghiệm 1,2 lá đồng, nhỏ từ từ vừa đủ dung dịch HNO3 loãng.
5. Cu tác dụng với HNO3 đặc hiện tượng
Lá đồng màu đỏ Đồng (Cu) tan dần trong dung dịch axit HNO3 đặc và sinh ra khí nito đioxit NO2 nâu đỏ.
Mở rộng: Axit nitric HNO3 oxi hoá được hầu hết các kim loại, kể cả kim loại có tính khử yếu như Cu. Khi đó, kim loại bị oxi hoá đến mức oxi hoá cao và tạo ra muối nitrat.
Thông thường, nếu dùng dung dịch HNO3 đặc thì sản phẩm là NO2, còn dung dịch loãng thì tạo thành NO.
6. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
6.1. Bản chất của Cu (Đồng)
– Trong phản ứng trên Cu là chất khử.
– Cu là kim loại phản ứng được với các axit oxi hoá mạnh như axit HNO3 và H2SO4 đặc, nóng.
6.2. Bản chất của HNO3 (Axit nitric)
– Trong phản ứng trên HNO3 là chất oxi hoá.
– Đây là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ.
7. Tính chất của đồng và hợp chất của đồng kim loại
7.1. Tính chất vật lí
Đồng là một kim loại có màu đỏ, dẻo, và dễ kéo sợi, dễ dát mỏng, là kim loại dẻo nhất, kim loại đồng thường dẫn điện và dẫn nhiệt cao (sau bạc). đồng có khối lượng riêng là 8,98 g/cm3 và nhiệt độ nóng chảy 10830C.
Khi có tạp chất thì độ giảm điện của đồng sẽ giảm dần, Các loại hợp kim của đồng khá ổn.
7.2. Tính chất hóa học của đồng
Đồng là loại kim loại có tính khử yếu hơn so với các kim loại khác. Đồng có thể tác dụng được với phi kim, tác dụng với các axit và tác dụng với các dung dịch muối
a. Tác dụng với phi kim
Khi (Cu) phản ứng với Oxi đun nóng sẽ tạo thành CuO bảo vệ do đó (Cu) sẽ không bị oxi hoá.
2Cu + O2→ CuO
Khi ta đun nóng đến nhiệt độ từ (800-1000oC)
CuO + Cu → Cu2O (đỏ)
Khi tác dụng trực tiếp với khí Cl2, Br2, S…
Cu + Cl2 → CuCl2
Cu + S → CuS
b. Tác dụng với các axit
(Cu) không thể tác dụng với dung dịch HCl và H2SO4 loãng.
Khi có oxi, (Cu) có thể tác dụng với dung dịch HCl, có tiếp xúc giữa axit và không khí.
2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O
Đối với HNO3, H2SO4 đặc thì:
Cu + 2H2SO4 đặc → CuSO4 + SO2 + H2O
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O
c. Tác dụng với các dung dịch muối
Đồng có thể khử được các ion kim loại đứng sau nó trong dung dịch muối.
Cu + 2AgNO3→ Cu(NO3)2 + 2Ag
7.3. Điều chế Cu
– Hầu hết quặng thương mại là các loại đồng sulfua, đặc biệt là chalcopyrit (CuFeS2) và ít hơn là chalcocit (Cu2S). Các khoáng này được tách ra từ các quặng được nghiền để nâng hàm lượng lên 10–15% đồng bằng froth flotation hay bioleaching. Nung vật liệu này với silica trong flash smelting để loại sắt ở dạng xỉ. Quá trình này khai thác dễ dàng chuyển sắt sulfua thành dạng ôxit của nó, sau đó các ôxit này phản ứng với silica để tạo ra xỉ silicat nổi lên trên khối nóng chảy. Sản phẩm tạo ra copper matte chứa Cu2S sau đó được roasted để chuyển tất cả các sulfua thành ôxit.
2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2
– Ôxit đồng được chuyển thành đồng blister theo phản ứng nung
2 Cu2O → 4 Cu + O2
8. Tính chất hóa học của HNO3
– Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO3 . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.
– Axit nitric là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO3− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.
H3O+ HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
– Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
– Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các muối nitrat
2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
– Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O ( to)
Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
– Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.
– Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.
C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
– Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
– Tác dụng với hợp chất:
3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3Skết tủa + 2NO + 4H2O
PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4 kết tủa + 8NO2 + 4H2O
Ag3PO4 tan trong HNO3, HgS không tác dụng với HNO3.
– Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.
9. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Phát biểu nào sau đây không chính xác?
A.Cu phản ứng với HNO3 loãng giải phóng N2.
B. Cu phản ứng với oxi (ở 800 – 1000oC) tạo ra Cu2O.
C. Khi có mặt oxi, Cu phản ứng được với dung dịch HCl.
D. CuCl2 phản ứng với khí hiđro sulfua tạo kết tủa màu đen CuS.
Lời giải:
A. Đồng phản ứng với HNO3 loãng giải phóng nitơ.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Câu 2. Để nhận biết ion nitrat, thường dùng Cu và dung dịch axit sulfuric 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.
Lời giải:
Để nhận biết ion nitrat, thường dùng Cu và dung dịch axit sunfuric loãng đun nóng là vì phản ứng tạo dung dịch có màu xanh và khí không màu hóa nâu trong không khí.
Câu 3. Nhiệt phân hoàn toàn 34,65 gam hỗn hợp gồm KNO3 và Cu(NO3)2, thu được hỗn hợp khí X có tỉ khối so với khí hiđro bằng 18,8. Khối lượng Cu(NO3)2 trong hỗn hợp ban đầu là
A. 9,40 gam.
B. 11,28 gam.
C. 8,60 gam.
D. 47,00 gam.
Lời giải:
Phương trình phản ứng
2KNO3→ 2KNO2 + O2
x → 0,5x
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
y → 2y → 0,5y
MX = 18,8.2 = 37,6 = 46.2y + 32.0,5x+0,5y0,5x+2,5y
=> 2,8x- 14y =0 (1)
mmuối = 101x + 188y= 34,65 (2)
=> x= 0,25, y= 0,05
=> mCu(NO3)2= 188.0,05 = 9,4 gam
Câu 4. Cho các dung dịch: HCl, NaOH đặc, NH3, KCl. Số dung dịch phản ứng được với Cu(OH)2 là
A. 1.
B. 3.
C. 2.
D. 4.
Lời giải:
Các dung dịch phản ứng được với Cu(OH)2 là HCl, NH3
Cu(OH)2 + HCl → CuCl2 + H2O
Zn(OH)2 + 4NH3 → (Zn(NH3)4)(OH)2
Câu 5. Cho các hợp chất: CuS, CuO, Cu2O, CuCO3, Cu2S lần lượt phản ứng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư. Số phản ứng oxi hóa khử xảy ra là
A. 4
B. 5
C. 2
D. 3
Lời giải:
Đáp án: D
Câu 6. Trong các kim loại sau : Mg, Al, Zn, Cu. Số kim loại đều tan trong dung dịch HCl và dung dịch H2SO4 đặc nguội là:
A. 3.
B. 4.
C. 2.
D. 5.
Lời giải:
Cu không tan trong dung dịch HCl
Al không tan trong dung dịch H2SO4 đặc nguội
=> Số kim loại đều tan trong dung dịch HCl và dung dịch H2SO4 đặc nguội là: Mg, Zn
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Mg + 2H2SO4 → MgSO4 + SO2+ 2H2O
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
Câu 7. 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.
Lời giải:
Gọi khối lượng thanh đồng ban đầu là a
Cu + 2AgNO3→ Cu(NO3)2+ 2Ag
x mol → 2x mol
Khối lượng thanh đồng sau phản ứng là
a + mAg– aCu phản ứng = a + 2x.108 – 64x = a + 152 x (gam)
Tức là khối lượng thanh đồng tăng.
Câu 8. Cho m gam hỗn hợp A gồm Al, Cu vào dung dịch HCl (dư), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 1,68 lít khí (ở đktc). Nếu cho a gam hỗn hợp R trên vào một lượng dư axit nitric (đặc, nguội), sau khi kết thúc phản ứng sinh ra 3,36 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của a là:
A. 10,5
B. 11,5
C. 12,3
D. 6,15
Lời giải:
X + HCl => chỉ có Al phản ứng
nH2 = 0,125 mol
Bảo toàn electron:
3nAl = 2nH2 => nAl = 0,125.23 = 0,05 mol
X + HNO3 đặc nguội => chỉ có Cu phản ứng
nNO2 = 0,315 mol
Bảo toàn e: 2nCu = nNO2 => nCu = 0,1252 = 0,075 mol
=> m = mAl+ mCu = 0,05.27 + 0,125.64 = 6,15 gam
Câu 9. 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.
Lời giải:
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 10.
Cu + 4HNO3→ Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Câu 10. Phát biểu nào không đúng?
A. đồng phản ứng với HNO3 loãng giải phóng N2
B. đồng phản ứng với oxi (800-10000C) tạo ra Cu2O.
C. Khi có mặt oxi, Cu phản ứng với dung dịch HCl.
D. Cu phản ứng với lưu huỳnh tạo CuS.
Lời giải:
Phương trình phản ứng Cu tác dụng HNO3 loãng sinh ra khí NO
Phương trình phản ứng minh họa
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2+ 2NO↑ + 4H2O
Câu 11. Trong phân tử HNO3 có các loại liên kết là
A. liên kết cộng hoá trị và liên kết ion.
B. liên kết ion và liên kết phối trí.
C. liên kết phối trí và liên kết cộng hoá trị.
D. liên kết cộng hoá trị và liên kết
Lời giải:
Trong phân tử HNO3 có các loại liên kết là liên kết phối trí và liên kết cộng hoá trị.
Câu 12. Hoà tan hoàn toàn m gam Cu trong dung dịch HNO3 thu được 1,12 lít hỗn hợp khí NO và NO2 (đktc) có tỉ khối hơi đối với H2 là 16,6. Giá trị của m là
A. 8,32.
B. 3,90.
C. 4,16.
D. 6,40.
Lời giải:
M (trung bình NO và NO2) = 16,6.2 = 33.2 gam.
n (NO và NO2) = 0.05 (mol)
Gọi x = số mol NO, y = số mol NO2.
Ta có hệ phương trình:
x + y = 0.05
30x+46yx+y= 33.2
Giải hệ phương trình => x = 0.04, y = 0.01
Cu0 →Cu+2 + 2e
x → 2x
N+5 + 3e → N +2 (NO)
0,12 0,04
N+5 + 1e → N+4 (NO2)
0,01 0,01
Bảo toàn e => 2x= 0,13 => x = 0,065 => mCu = m= 0,065.64 = 4,16 gam
Câu 13. HNO3 chỉ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất thuộc dãy nào dưới đây?
A. Mg, H2S, S, Fe3O4, Fe(OH)2.
B. Al, FeCO3, HI, CaO, FeO.
C. Cu, C, Fe2O3, Fe(OH)2, SO2.
D. Na2SO3, P, CuO, CaCO3, Ag.
Lời giải:
A. Mg, H2S, S, Fe3O4, Fe(OH)2.
3Mg + 8HNO3 → 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
H2S + 8HNO3 → H2SO4 + 8NO2 + 4H2O
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O
3Fe(OH)2 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O
D loại CuO, CaCO3
B loại CaO
C loại Fe2O3
Câu 14. Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu nhưng lọ Axit nitric đặc trong phòng thí nghiệm có màu nâu vàng hoặc nâu là do.
A. HNO3 oxi hóa bụi bẩn trong không khí tạo hợp chất có màu
B. HNO3 tự oxi hóa thành hợp chất có màu
C. HNO3 bị phân hủy 1 ít tạo NO2 tan lại trong HNO3 lỏng
D. HNO3 hút nước mạnh tạo dung dịch có màu.
Lời giải:
Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu nhưng lọ Axit nitric đặc trong phòng thí nghiệm có màu nâu vàng hoặc nâu là do: HNO3 bị phân hủy 1 ít tạo NO2 tan lại trong HNO3 lỏng
Câu 15. Cho các phản ứng sau : (1) nhiệt phân Cu(NO3)2; (2) nhiệt phân NH4NO2; (3) NH3 + O2 (t0, xt); (4) NH3 + Cl2; (5) nhiệt phân NH4Cl; (6) NH3 + CuO. Các phản ứng tạo ra được N2 là
A. (3), (5), (6)
B. (1), (3), (4)
C. (1), (2), (5)
D. (2), (4), (6)
Lời giải:
Phương trình thể hiện phản ứng
1) 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
(2) NH4NO2 → N2 + 2H2O
(3) 2NH3 + 52O2 → 2NO + 3H2O
(4) 2NH3 + 3Cl2 → N2+ 6HCl
(5) NH4Cl → NH3+ HCl
(6) 2NH3 + 3CuO → N2+ 3Cu + 3H2O
Câu 16. Trong phòng thí nghiệm HNO3 được điều chế theo phản ứng sau:
NaNO3 (rắn) + H2SO4 (đặc) → HNO3 + NaHSO4
Phản ứng trên xảy ra là vì:
A. Axit H2SO4 có tính axit mạnh hơn HNO3.
B. HNO3 dễ bay hơi hơn.
C. H2SO4 có tính oxi hoá mạnh hơn HNO3.
D. Một nguyên nhân khác.
Lời giải:
Vì HNO3 dễ bay hơi => làm giảm lượng HNO3 trong bình => phản ứng làm tăng lượng HNO3 (chiều thuận)
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO+ H2O
Cu+ H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
Cu + AgNO3 → Cu(NO3)2 + Ag
CuO + HCl → CuCl2 + H2O
Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết tại Giải Bài Tập. Mời các bạn cùng xem các nội dung giải trí học tập và các kiến thức thú vị khác tại đây.
