Chúng tôi xin giới thiệu phương trình Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học của Đồng. Mời các bạn đón xem:
Phương trình Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
1. Phương trình phản ứng hóa học:
Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2. Hiện tượng nhận biết phản ứng
- Có khí màu nâu thoát ra.
3. Điều kiện phản ứng
- Nhiệt độ phòng.
4. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
a. 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.
b. 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.
5. Tính chất hoá học
5.1. Tính chất hóa học của Cu (Đồng).
- Là kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu.
Tác dụng với phi kim:
- Cu phản ứng với oxi khi đun nóng tạo CuO bảo vệ nên Cu không bị oxi hoá tiếp tục.
- Khi tiếp tục đun nóng tới (800-1000oC)
- Tác dụng với Cl2, Br2, S...
Tác dụng với axit:
- Cu không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng.
- Khi có mặt oxi, Cu tác dụng với dung dịch HCl, nơi tiếp xúc giữa dung dịch axit với không khí.
2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2 H2O
- Với HNO3, H2SO4 đặc :
Cu + 2H2SO4 đ → CuSO4 + SO2 + H2O
Cu + 4HNO3 đ → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Tác dụng với dung dịch muối:
- Khử được ion kim loại đứng sau nó trong dung dịch muối.
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
5.2. Tính chất hóa học của Axit nitric (HNO3)
a. Axit nitric là một trong những axit mạnh nhất:
Axit nitric được xếp hạng trong danh sách những axit mạnh nhất. Đây là một axit khan – một monoaxit mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2.
Axit nitric phân li hoàn toàn thành các ion H+ và NO3- trong dung dịch loãng. Dung dịch HNO3 làm quỳ tím chuyển đỏ.
HNO3 có tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.
Ví dụ:
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O
Axit nitric tác dụng với oxit bazơ, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:
Ví dụ:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
b. Axit nitric có tính oxi hóa:
Axit nitric cũng là 1 trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ, phụ thuộc vào nồng độ axit mạnh hay yếu của chất khử. Cùng tìm hiểu tính oxi hóa của axit nitric thông qua 3 phản ứng:
Một là,Tác dụng với kim loại
Hai là, Tác dụng với phi kim
Ba là, Tác dụng với hợp chất
Tác dụng với kim loại
Axit nitric có khả năng oxi hóa hầu hết các kim loại tạo ra muối nitrat, ngay cả kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag)…, ngoại trừ Pt và Au. Lúc này, kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất. Sản phẩm của phản ứng này sẽ là NO2(+4) đối với HNO3 đặc và NO(+2) đối với HNO3 loãng. Nhôm, sắt và crom thụ động với axit nitric đặc nguội vì lớp màng oxit bền được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp. Đây cũng là lý do bình nhôm hoặc sắt được dùng để đựng HNO3 đặc.
Phương trình phản ứng:
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (nhiệt độ)
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)
Ví dụ:
Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2(↑) + 2H2O
3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO (↑) + 4H2O
Tác dụng với phi kim
Khi được đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxi hóa được các phi kim như S, C, P… (các nguyên tố á kim, ngoại trừ halogen và silic). Sản phẩm tạo thành là nito dioxit (nếu là axit nitric đặc) và oxit nito (với axit loãng và nước).
Ví dụ:
S + 6HNO3 đặc → H2SO4 + 6NO2(↑) + 2H2O (nhiệt độ)
C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
Tác dụng với hợp chất
Là một trong những axit cực mạnh, axit nitric (HNO3) đặc có khả năng oxi hóa – phá hủy nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau.. Vải, giấy, mùn cưa,… đều bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc. Vì vậy, sẽ vô cùng nguy hiểm nếu để axit nitric (HNO3) tiếp xúc với cơ thể người.
Ví dụ:
3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S (↓) + 2NO + 4H2O
PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4(↓) + 8NO2 + 4H2O
HNO3 hòa tan Ag3PO4, không tác dụng với HgS.
6. Cách thực hiện phản ứng
- Cho mảnh Cu vào ống nghiệm sau đó cho dung dịch HNO3 đặc vào.
7. Bạn có biết
- Hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt) tác dụng với HNO3 đặc nóng tạo thành muối nitrat và có khí NO2 là màu nâu.
8. Bài tập liên quan
Ví dụ 1: Cho sơ đồ phản ứng Cu + HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O. Tổng hệ số cân bằng của các chất trong phản ứng lần lượt là
A. 8
B. 9
C. 10
D. 11
Đáp án C
Hướng dẫn giải:
Vì Cu → Cu2+ + 2e ………x1
N+5 + 1e → N+4…………x2
Cu + 4HNO3 (đặc, nóng) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Ví dụ 2: Dãy nào dưới đây gồm tất các các chất không phản ứng với dung dic̣h HNO3 đặc nguội?
A. Al, Fe, Cr, Cu.
B. Fe, Cr, Al, Au.
C. Fe2O3, Fe, Cu.
D. Fe, Al, NaAlO2.
Đáp án B
Hướng dẫn giải:
Đáp án B vì Al, Fe, Cr bị thụ động bởi HNO3 đặc nguội, Au không phản ứng với HNO3.
Ví dụ 3: Cho sơ đồ phản ứng: Cu + HNO3 (đặc nóng) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O. Trong phản ứng này, số nguyên tử Cu bị oxi hóa và số phân tử HNO3 bị khử là
A. 1 và 4
B. 1 và 2
C. 2 và 2
D. 3 và 8
Đáp án A
Hướng dẫn giải:
Vì Cu → Cu2+ + 2e ………x1
N+5 + 1e → N+4 …………x2
⇒ CB phương trình Cu + 4HNO3 (l) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
9. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Đồng (Cu) và hợp chất:
Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
3Cu + 8HCl + 8NaNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 8NaCl + 4H2O
3Cu + 8HCl + 2NaNO3 → 3CuCl2 + 2NO + 2NaCl + 4H2O
3Cu + 8HCl + 8KNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 8KCl + 4H2O
3Cu + 8HCl + 2KNO3 → 3CuCl2 + 2NO + 2KCl + 4H2O
