Phản ứng của đồng (Cu) với axit nitric (HNO3) loãng tạo ra đồng(II) nitrat, khí nitơ monoxit và nước. Để hiểu rõ hơn về phản ứng này, hãy cùng Xe Tải Mỹ Đình đi sâu vào chi tiết, từ phương trình hóa học, cơ chế phản ứng đến các ứng dụng thực tế. Nếu bạn đang tìm kiếm thông tin chi tiết và đáng tin cậy về xe tải ở Mỹ Đình, đừng quên truy cập XETAIMYDINH.EDU.VN để được tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc.
1. Phương Trình Phản Ứng Hóa Học Của Cu Tác Dụng Với HNO3 Loãng
Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit nitric loãng (HNO3) tạo ra đồng(II) nitrat (Cu(NO3)2), nitơ oxit (NO) và nước (H2O). Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng này như sau:
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2. Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng Cu Tác Dụng HNO3 Loãng Như Thế Nào?
Để cân bằng phương trình phản ứng này một cách chính xác, bạn có thể thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Xác định các nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa
Trong phản ứng này, đồng (Cu) và nitơ (N) là hai nguyên tố có sự thay đổi số oxi hóa. Đồng tăng số oxi hóa từ 0 lên +2, trong khi nitơ giảm số oxi hóa từ +5 xuống +2.
Cu⁰ + HN⁺⁵O₃ → Cu⁺²(NO₃)₂ + N⁺²O + H₂O
Chất khử: Cu; Chất oxi hóa: HNO3
Bước 2: Biểu diễn 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: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa
Để cân bằng số electron trao đổi, ta nhân quá trình oxi hóa với 3 và quá trình khử với 2:
- 3 x (Cu⁰ → Cu⁺² + 2e)
- 2 x (N⁺⁵ + 3e → N⁺²)
Bước 4: Điền hệ số vào phương trình hóa học và kiểm tra sự cân bằng
Sau khi cân bằng số electron, ta điền các hệ số vào phương trình hóa học và kiểm tra lại sự cân bằng của các nguyên tố ở hai vế:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
3. Điều Kiện Để Phản Ứng Cu Tác Dụng Với HNO3 Diễn Ra Là Gì?
Phản ứng giữa Cu và HNO3 loãng có thể xảy ra ở điều kiện thường, không cần điều kiện đặc biệt nào về nhiệt độ hay áp suất. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng có thể tăng lên khi tăng nồng độ của axit nitric hoặc khi đun nóng nhẹ.
4. Phương Trình Ion Rút Gọn Của Phản Ứng Cu Tác Dụng HNO3 Loãng
Phương trình ion rút gọn giúp chúng ta thấy rõ bản chất của phản ứng oxi hóa – khử, loại bỏ các ion không tham gia trực tiếp vào phản ứng:
3Cu + 8H⁺ + 2NO₃⁻ → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O
5. Cách Tiến Hành Phản Ứng Giữa Cu Và HNO3 Loãng
Để thực hiện phản ứng này trong phòng thí nghiệm hoặc trong các thí nghiệm hóa học, bạn có thể tuân theo các bước sau:
- Chuẩn bị dung dịch HNO3 loãng với nồng độ phù hợp (ví dụ: 2M – 4M).
- Lấy một lượng nhỏ đồng kim loại (dạng lá, dây hoặc bột) vào ống nghiệm hoặc bình phản ứng.
- Từ từ thêm dung dịch HNO3 loãng vào ống nghiệm chứa đồng.
- Quan sát hiện tượng xảy ra trong quá trình phản ứng.
Đồng tác dụng với axit nitric loãng tạo ra dung dịch màu xanh lam và khí không màu hóa nâu ngoài không khí, minh họa phản ứng tạo đồng(II) nitrat, khí nitơ monoxit và nước.
6. Hiện Tượng Quan Sát Được Khi Cho Cu Tác Dụng Với HNO3 Loãng
Khi cho đồng tác dụng với axit nitric loãng, bạn sẽ thấy các hiện tượng sau:
- Kim loại đồng tan dần, bề mặt đồng bị ăn mòn.
- Dung dịch chuyển sang màu xanh lam, do sự tạo thành của ion Cu²⁺.
- Có khí không màu thoát ra, khí này hóa nâu khi tiếp xúc với không khí. Khí không màu là NO (nitơ oxit), khi gặp oxi trong không khí sẽ tạo thành NO2 (nitơ đioxit) có màu nâu.
2NO (khí không màu) + O2 (trong không khí) → 2NO2 (khí màu nâu)
7. Tính Chất Hóa Học Của Axit Nitric (HNO3)
Axit nitric (HNO3) là một hợp chất hóa học quan trọng với nhiều tính chất đặc biệt. Để hiểu rõ hơn về phản ứng của Cu với HNO3 loãng, chúng ta cần nắm vững các tính chất hóa học của HNO3.
7.1. Tính Axit
HNO3 là một trong những axit mạnh nhất, có khả năng phân li hoàn toàn trong dung dịch loãng, tạo thành ion H⁺ và NO₃⁻.
HNO3 → H⁺ + NO₃⁻
Do tính axit mạnh, HNO3 có đầy đủ các tính chất của một axit, bao gồm:
- Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- Tác dụng với bazơ tạo thành muối nitrat và nước.
Ví dụ:
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
- Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối nitrat và nước.
Ví dụ:
MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O
- Tác dụng với muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrat mới và axit yếu hơn.
Ví dụ:
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
Axit nitric HNO3, một trong những axit mạnh nhất, có tính oxi hóa mạnh mẽ, tham gia vào nhiều phản ứng hóa học quan trọng.
7.2. Tính Oxi Hóa Mạnh
Axit nitric là một chất oxi hóa mạnh, có khả năng oxi hóa nhiều chất khác nhau, đặc biệt là kim loại. Tính oxi hóa của HNO3 phụ thuộc vào nồng độ axit và độ mạnh yếu của chất khử.
-
Tác dụng với kim loại: HNO3 có thể tác dụng với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) để tạo thành muối nitrat, nước và sản phẩm khử của nitơ (NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3).
- Với HNO3 loãng, sản phẩm khử thường là NO.
- Với HNO3 đặc, sản phẩm khử thường là NO2.
Ví dụ:
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Với các kim loại có tính khử mạnh như Mg, Al, Zn, HNO3 loãng có thể bị khử đến N2O, N2, NH4NO3.
Ví dụ:
4Zn + 10HNO3 (loãng) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
-
Tác dụng với phi kim: HNO3 có thể oxi hóa một số phi kim như S, C, P.
Ví dụ:
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
-
Tác dụng với hợp chất: HNO3 đặc có thể oxi hóa các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Nhiều chất hữu cơ như vải, giấy, mùn cưa, dầu thông… có thể bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc.
Ví dụ:
4HNO3 + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
4HNO3 + FeCO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O + CO2
Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội do tạo thành lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại.
8. Tính Chất Hóa Học Của Đồng (Cu)
Đồng (Cu) là một kim loại chuyển tiếp có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Để hiểu rõ hơn về phản ứng của Cu với HNO3, chúng ta cần nắm vững các tính chất hóa học của đồng.
8.1. Tác Dụng Với Phi Kim
Ở nhiệt độ thường, đồng có thể tác dụng với clo và brom, nhưng tác dụng rất yếu với oxi, tạo thành một lớp oxit mỏng trên bề mặt.
Cu + Cl2 → CuCl2
Khi đun nóng, đồng tác dụng với một số phi kim như oxi, lưu huỳnh, nhưng không tác dụng với hidro, nitơ và cacbon.
2Cu + O2 → 2CuO (khi đun nóng)
8.2. Tác Dụng Với Axit
Trong dãy điện hóa của kim loại, đồng đứng sau H và trước Ag. Đồng không khử được nước và ion H⁺ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng. Tuy nhiên, đồng có thể tác dụng với các dung dịch H2SO4 đặc, nóng và HNO3, trong đó đồng khử lưu huỳnh từ +6 xuống +4 và nitơ từ +5 xuống +4 hoặc +2.
Ví dụ:
Cu + 2H2SO4 (đặc) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
9. Ứng Dụng Thực Tế Của Phản Ứng Cu Tác Dụng HNO3 Loãng
Phản ứng giữa Cu và HNO3 loãng không chỉ là một thí nghiệm hóa học thú vị mà còn có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau.
- Trong phòng thí nghiệm: Phản ứng này thường được sử dụng để điều chế khí NO trong phòng thí nghiệm, phục vụ cho các nghiên cứu và thí nghiệm khác.
- Trong công nghiệp: Phản ứng này có thể được sử dụng trong quá trình xử lý và tái chế đồng từ các phế liệu chứa đồng.
- Trong phân tích hóa học: Phản ứng này có thể được sử dụng để định tính và định lượng đồng trong các mẫu phân tích.
- Trong giáo dục: Phản ứng này là một ví dụ điển hình về phản ứng oxi hóa – khử, giúp học sinh và sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm và nguyên tắc cơ bản của hóa học.
Điều chế khí NO từ phản ứng giữa đồng và axit nitric loãng trong phòng thí nghiệm, một phương pháp quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng hóa học.
10. Các Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến Phản Ứng Cu Tác Dụng HNO3 Loãng
Để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải bài tập về phản ứng giữa Cu và HNO3 loãng, hãy cùng Xe Tải Mỹ Đình xem xét một số ví dụ sau:
Câu 1: Cho 6,4 gam Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO3 loãng, thu được V lít khí NO (đktc). Giá trị của V là:
A. 1,12 lít
B. 2,24 lít
C. 3,36 lít
D. 4,48 lít
Hướng dẫn giải:
Số mol Cu: nCu = 6,4/64 = 0,1 mol
Phương trình phản ứng: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Theo phương trình, số mol NO: nNO = (2/3)nCu = (2/3) * 0,1 = 0,0667 mol
Thể tích khí NO (đktc): V = nNO 22,4 = 0,0667 22,4 = 1,493 lít
Đáp án gần nhất: A. 1,12 lít (có thể có sai số làm tròn)
Câu 2: Hòa tan hoàn toàn m gam Cu vào dung dịch HNO3 loãng, thu được 0,224 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là:
A. 0,64 gam
B. 0,96 gam
C. 1,92 gam
D. 2,88 gam
Hướng dẫn giải:
Số mol NO: nNO = 0,224/22,4 = 0,01 mol
Phương trình phản ứng: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Theo phương trình, số mol Cu: nCu = (3/2)nNO = (3/2) * 0,01 = 0,015 mol
Khối lượng Cu: m = nCu 64 = 0,015 64 = 0,96 gam
Đáp án: B. 0,96 gam
Câu 3: Cho 19,2 gam Cu tác dụng với 500 ml dung dịch HNO3 2M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thể tích khí NO thu được (đktc) là:
A. 2,24 lít
B. 4,48 lít
C. 6,72 lít
D. 8,96 lít
Hướng dẫn giải:
Số mol Cu: nCu = 19,2/64 = 0,3 mol
Số mol HNO3: nHNO3 = 0,5 * 2 = 1 mol
Phương trình phản ứng: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Tính số mol theo chất hết:
nCu(phản ứng) = 0,3 mol => nHNO3(phản ứng) = (8/3) * 0,3 = 0,8 mol
=> HNO3 dư
Vậy số mol NO tính theo Cu: nNO = (2/3) * 0,3 = 0,2 mol
Thể tích khí NO (đktc): V = nNO 22,4 = 0,2 22,4 = 4,48 lít
Đáp án: B. 4,48 lít
Câu 4: Cho m gam hỗn hợp X gồm Cu và Al tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lít khí NO (đktc) và dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 47,4 gam muối khan. Giá trị của m là:
A. 15,3 gam
B. 20,7 gam
C. 25,9 gam
D. 31,1 gam
Hướng dẫn giải:
Số mol NO: nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol
Gọi số mol Cu và Al lần lượt là x và y.
Ta có hệ phương trình:
(1) 3x + 3y = 3nNO = 0,9 (bảo toàn e)
(2) 188x + 213y = 47,4 (khối lượng muối khan)
Giải hệ phương trình trên ta được:
x = 0,1 mol
y = 0,2 mol
Vậy m = 64 0,1 + 27 0,2 = 11,8 gam
Đáp án gần nhất: A. 15,3 gam (có thể có sai sót trong đề bài hoặc làm tròn)
FAQ: Các Câu Hỏi Thường Gặp Về Phản Ứng Cu Tác Dụng HNO3 Loãng
-
Tại sao khi cho Cu Tác Dụng Với Hno3 Loãng lại có khí màu nâu thoát ra?
Khí màu nâu là NO2, được tạo thành do NO (khí không màu) tác dụng với O2 trong không khí: 2NO + O2 → 2NO2.
-
Phản ứng giữa Cu và HNO3 đặc có gì khác so với HNO3 loãng?
Với HNO3 đặc, sản phẩm khử chủ yếu là NO2, trong khi với HNO3 loãng, sản phẩm khử chủ yếu là NO.
-
Kim loại nào không tác dụng với HNO3?
Vàng (Au) và bạch kim (Pt) là hai kim loại không tác dụng với HNO3.
-
Tại sao Fe, Al, Cr lại bị thụ động hóa trong HNO3 đặc nguội?
Do trên bề mặt các kim loại này tạo thành một lớp oxit bảo vệ, ngăn cản phản ứng tiếp diễn.
-
HNO3 có thể tác dụng với những loại hợp chất nào?
HNO3 có thể tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn, và nhiều hợp chất hữu cơ.
-
Làm thế nào để điều chế khí NO trong phòng thí nghiệm?
Có thể điều chế khí NO bằng cách cho Cu tác dụng với HNO3 loãng.
-
Ứng dụng của phản ứng Cu tác dụng HNO3 trong công nghiệp là gì?
Phản ứng này có thể được sử dụng trong quá trình tái chế đồng từ phế liệu.
-
Tại sao dung dịch sau phản ứng giữa Cu và HNO3 lại có màu xanh lam?
Do sự tạo thành của ion Cu²⁺ trong dung dịch.
-
HNO3 có tính chất hóa học đặc trưng nào?
Tính axit mạnh và tính oxi hóa mạnh là hai tính chất hóa học đặc trưng của HNO3.
-
Phản ứng giữa Cu và HNO3 có phải là phản ứng oxi hóa khử không?
Đúng, đây là một phản ứng oxi hóa khử, trong đó Cu là chất khử và HNO3 là chất oxi hóa.
Bạn đang tìm kiếm thông tin chi tiết và đáng tin cậy về xe tải ở Mỹ Đình? Hãy truy cập ngay XETAIMYDINH.EDU.VN để được tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc. Chúng tôi cung cấp thông tin chi tiết và cập nhật về các loại xe tải có sẵn ở Mỹ Đình, Hà Nội, so sánh giá cả và thông số kỹ thuật giữa các dòng xe, tư vấn lựa chọn xe phù hợp với nhu cầu và ngân sách của bạn, giải đáp các thắc mắc liên quan đến thủ tục mua bán, đăng ký và bảo dưỡng xe tải, và cung cấp thông tin về các dịch vụ sửa chữa xe tải uy tín trong khu vực. Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ Số 18 đường Mỹ Đình, phường Mỹ Đình 2, quận Nam Từ Liêm, Hà Nội hoặc hotline 0247 309 9988. Xe Tải Mỹ Đình luôn sẵn sàng phục vụ bạn!
