Cu Tác Dụng Với Hno3 tạo ra sản phẩm gì? Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric (HNO3) là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng. Xe Tải Mỹ Đình sẽ cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình hóa học, điều kiện phản ứng, hiện tượng quan sát được và các bài tập vận dụng liên quan, giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng này. Hãy cùng khám phá những ứng dụng và lưu ý quan trọng khi làm việc với phản ứng hóa học này.
1. Phương Trình Hóa Học Của Phản Ứng Cu Tác Dụng Với HNO3 Đặc, Nóng
Phương trình hóa học tổng quát khi Cu tác dụng với HNO3 đặc, nóng là:
Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
1.1. Cách Lập Phương Trình Hóa Học Chi Tiết
Để lập phương trình hóa học của phản ứng, ta thực hiện theo các bước sau:
-
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hóa, từ đó xác định chất oxi hóa – khử:
Cu⁰ + HN⁺⁵O₃ → 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 × (Cu⁰ → Cu⁺² + 2e)
2 × (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) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2. Điều Kiện Để Cu Tác Dụng Với HNO3 Đặc
2.1. Yếu Tố Nhiệt Độ
Phản ứng giữa đồng và HNO3 đặc diễn ra ở nhiệt độ thường, tuy nhiên, tốc độ phản ứng tăng lên khi đun nóng.
2.2. Nồng Độ Axit
HNO3 phải ở trạng thái đặc để phản ứng xảy ra hiệu quả. HNO3 loãng sẽ tạo ra sản phẩm khử khác (NO).
3. Cách Tiến Hành Thí Nghiệm
3.1. Chuẩn Bị Dụng Cụ và Hóa Chất
- Ống nghiệm
- Dung dịch HNO3 đặc
- Mảnh đồng kim loại nhỏ
- Kẹp ống nghiệm
- Đèn cồn (nếu cần đun nóng)
3.2. Các Bước Thực Hiện
- Lấy vào ống nghiệm 1 – 2ml dung dịch HNO3 đặc.
- Cho một mảnh nhỏ đồng kim loại vào ống nghiệm đó.
- Quan sát hiện tượng xảy ra.
- Nếu cần, đun nhẹ ống nghiệm để tăng tốc độ phản ứng.
4. Hiện Tượng Phản Ứng
4.1. Màu Sắc và Trạng Thái
- Chất rắn màu đỏ của đồng (Cu) tan dần trong dung dịch.
- Dung dịch có màu xanh của Cu(NO3)2.
- Sinh ra khí màu nâu đỏ nitơ đioxit (NO2).
4.2. Giải Thích Hiện Tượng
Hiện tượng này cho thấy đồng đã phản ứng với axit nitric, tạo thành muối đồng(II) nitrat tan trong dung dịch và khí NO2.
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.
- Cấu hình electron nguyên tử: 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°C.
- 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.
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. Ứng Dụng Thực Tế Của Phản Ứng Cu Tác Dụng Với HNO3
6.1. Trong Lĩnh Vực Sản Xuất
Phản ứng này được sử dụng để sản xuất đồng(II) nitrat, một hợp chất quan trọng trong nhiều quá trình công nghiệp.
6.2. Trong Phòng Thí Nghiệm
Phản ứng được dùng để điều chế khí NO2, một chất khí có nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và giảng dạy.
7. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ Phản Ứng
7.1. Nhiệt Độ
Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.
7.2. Nồng Độ Axit Nitric
Nồng độ HNO3 càng đặc, phản ứng diễn ra càng mạnh mẽ.
7.3. Kích Thước Mảnh Đồng
Mảnh đồng càng nhỏ, diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn, phản ứng càng nhanh.
8. So Sánh Phản Ứng Cu Với HNO3 Đặc Và HNO3 Loãng
| Đặc Điểm | Cu + HNO3 Đặc | Cu + HNO3 Loãng |
|---|---|---|
| Sản phẩm khử | NO2 (khí màu nâu đỏ) | NO (khí không màu, hóa nâu trong không khí) |
| Nồng độ axit | Đặc | Loãng |
| Điều kiện | Nhiệt độ thường hoặc đun nóng nhẹ | Nhiệt độ thường |
| Phương trình | Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O | 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O |
| Tốc độ phản ứng | Nhanh hơn | Chậm hơn |
| Ứng dụng | Điều chế NO2, sản xuất Cu(NO3)2 trong công nghiệp quy mô nhỏ | Điều chế NO trong phòng thí nghiệm, xử lý mẫu phân tích kim loại |
9. Các Lưu Ý Khi Thực Hiện Phản Ứng
9.1. An Toàn
- HNO3 đặc là chất ăn mòn, cần đeo găng tay và kính bảo hộ khi làm thí nghiệm.
- Khí NO2 độc hại, cần thực hiện phản ứng trong tủ hút hoặc nơi thoáng khí.
9.2. Xử Lý Chất Thải
Dung dịch sau phản ứng chứa Cu(NO3)2 cần được xử lý theo quy định về chất thải hóa học.
10. Bài Tập Vận Dụng Liên Quan
Câu 1: Cho các tính chất sau:
(a) kim loại có màu đỏ.
(b) kim loại nhẹ.
(c) nóng chảy ở nhiệt độ cao.
(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°C.
→ 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
11. Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)
11.1. Tại sao Cu không tác dụng với HCl loãng?
Cu là kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa, do đó không khử được ion H⁺ trong dung dịch HCl loãng.
11.2. Sản phẩm khử của HNO3 có thể là những chất nào?
Tùy thuộc vào nồng độ HNO3 và bản chất kim loại, sản phẩm khử có thể là NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3.
11.3. Phản ứng giữa Cu và HNO3 có ứng dụng gì trong thực tế?
Ứng dụng trong sản xuất Cu(NO3)2, điều chế khí NO2 trong phòng thí nghiệm và xử lý mẫu phân tích kim loại.
11.4. Làm thế nào để tăng tốc độ phản ứng giữa Cu và HNO3?
Tăng nhiệt độ, sử dụng HNO3 đặc và tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của Cu.
11.5. Tại sao cần thực hiện phản ứng trong tủ hút?
Để đảm bảo an toàn do khí NO2 sinh ra là khí độc.
11.6. Có thể dùng kim loại nào khác thay thế Cu trong phản ứng này không?
Các kim loại khác như Ag, Hg cũng có thể phản ứng với HNO3 nhưng sản phẩm và tốc độ phản ứng có thể khác.
11.7. Làm thế nào để nhận biết khí NO2 sinh ra trong phản ứng?
NO2 là khí màu nâu đỏ, có mùi hắc đặc trưng.
11.8. Tại sao HNO3 đặc lại có tính oxi hóa mạnh hơn HNO3 loãng?
Do nồng độ ion H⁺ và NO₃⁻ trong HNO3 đặc cao hơn, làm tăng khả năng nhận electron của nó.
11.9. Phản ứng giữa Cu và HNO3 có tuân theo quy tắc Markovnikov không?
Quy tắc Markovnikov áp dụng cho phản ứng cộng vào liên kết bội, không áp dụng cho phản ứng oxi hóa khử giữa kim loại và axit.
11.10. Làm thế nào để bảo quản dung dịch Cu(NO3)2 sau phản ứng?
Bảo quản trong lọ kín, tránh ánh sáng và nhiệt độ cao để ngăn chặn sự phân hủy.
12. Địa Chỉ Mua Xe Tải Uy Tín Tại Mỹ Đình, Hà Nội
Bạn đang tìm kiếm một chiếc xe tải chất lượng, bền bỉ và phù hợp với nhu cầu vận chuyển của mình tại khu vực Mỹ Đình, Hà Nội? Xe Tải Mỹ Đình tự hào là đơn vị cung cấp các dòng xe tải chính hãng, đa dạng về tải trọng và kiểu dáng, đáp ứng mọi yêu cầu của khách hàng.
Chúng tôi cam kết:
- Sản phẩm chính hãng, chất lượng đảm bảo.
- Giá cả cạnh tranh, nhiều ưu đãi hấp dẫn.
- Đội ngũ nhân viên tư vấn nhiệt tình, chuyên nghiệp.
- Dịch vụ bảo hành, bảo dưỡng uy tín, tận tâm.
Hãy đến với Xe Tải Mỹ Đình để trải nghiệm sự khác biệt!
Địa chỉ: Số 18 đường Mỹ Đình, phường Mỹ Đình 2, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội.
Hotline: 0247 309 9988.
Trang web: XETAIMYDINH.EDU.VN.
Để biết thêm thông tin chi tiết và được tư vấn miễn phí, quý khách vui lòng truy cập website XETAIMYDINH.EDU.VN hoặc liên hệ hotline 0247 309 9988. Xe Tải Mỹ Đình luôn sẵn sàng phục vụ và đồng hành cùng quý khách trên mọi nẻo đường!
Với những kiến thức và bài tập vận dụng trên, hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về phản ứng giữa Cu tác dụng với HNO3. Đừng quên ghé thăm XETAIMYDINH.EDU.VN để tìm hiểu thêm về các dòng xe tải chất lượng và nhận được sự tư vấn tận tình từ đội ngũ chuyên gia của chúng tôi.
