Chúng tôi xin giới thiệu phương trình Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O 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. Mời các bạn đón xem:
Phương trình Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
1. Phương trình phản ứng hóa học
4Cu + 10HNO3 → 4Cu(NO3)2 + N2O + 5H2O
2. Hiện tượng nhận biết phản ứng
- Lá đồng màu đỏ Đồng (Cu) tan dần trong dung dịch axit HNO3 và sinh ra khí đinito oxit N2O.
3. Điều kiện phản ứng
- Không có
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 hóa học
5.1. Tính chất hóa học của Cu
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
5.2. Tính chất hóa học của 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 vào ống nghiệm 1,2 lá đồng, nhỏ từ từ vừa đủ dung dịch HNO3
7. Bạn có biết
- 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.
8. Bài tập liên quan
Câu 1. Cho ba kim loại là Al, Fe, Cu và bốn dung dịch muối riêng biệt là ZnSO4, AgNO3, CuCl2, MgSO4. Kim loại nào tác dụng được với cả bốn dung dịch muối đã cho?
A. Al.
B. Fe.
C. Cu.
D. Không kim loại nào.
Lời giải:
Không kim loại nào vì cả 3 kim loại đều đứng sau Mg trong dãy điện hóa → Cả 3 kim loại đều không khử được ion Mg2+ trong muối.
Câu 2. Cho khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al2O3 và MgO (nung nóng). Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn gồm :
A. Cu, Al, Mg.
B. Cu, Al, MgO.
C. Cu, Al2O3, Mg.
D. Cu, Al2O3, MgO.
Lời giải:
CO khử được các oxit kim loại của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa thành kim loại và khí CO2.
→ CO chỉ khử được CuO thành Cu; Al2O3 và MgO không bị khử.
Câu 3. Trong phòng thí nghiệm, người ta tiến hành thí nghiệm của kim loại Cu với HNO3 đặc. Biện pháp xử lí tốt nhất để khí tạo thành khi thoát ra ngoài ít gây ô nhiễm môi trường nhất là
A. nút ống nghiệm bằng bông tẩm dung dịch Ca(OH)2
B. nút ống nghiệm bằng bông tẩm nước
C. nút ống nghiệm bằng bông khô
D. nút ống nghiệm bằng bông tẩm cồn.
Lời giải:
Câu 4. Nguyên tử kim loại khi tham gia phản ứng hoá học có tính chất nào sau đây?
A. Nhường electron và tạo thành ion âm.
B. Nhường electron và tạo thành ion dương.
C. Nhận electron để trở thành ion âm.
D. Nhận electron để trở thành ion dương.
Lời giải:
Câu 5. Cặp chất không xảy ra phản ứng là
A. Fe + Cu(NO3)2.
B. Cu + AgNO3.
C. Zn + Fe(NO3)2.
D. Ag + Cu(NO3)2.
Lời giải:
Ag đứng sau Cu trong dãy điện hóa → Ag không thể khử ion Cu2+.
Câu 6. Để loại bỏ kim loại Cu ra khỏi hỗn hợp bột gồm Ag và Cu, người ta ngâm hỗn hợp kim loại trên vào lượng dư dung dịch
A. AgNO3.
B. HNO3.
C. Cu(NO3)2.
D. Fe(NO3)2.
Lời giải:
Ta ngâm vào lượng dư dung dịch AgNO3 vì Cu phản ứng với AgNO3 tạo thành dung dịch muối và đẩy kim loại Ag ra khỏi muối.
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag.
Câu 7. Nung 6,58 gam Cu(NO3)2 trong bình kín không chứa không khí, sau một thời gian thu được 4,96 gam chất rắn và hỗn hợp khí X. Hấp thụ hoàn toàn X vào nước để được 300 ml dung dịch Y. Dung dịch Y có pH bằng
A. 2.
B. 3.
C. 4.
D. 1 .
Lời giải:
nCu(NO3)2 ban đầu = 0,035 mol.
Gọi nCu(NO3)2 phản ứng = x mol
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
x → x → 2x → 0,5x
Khối lượng chất rắn giảm = khối lượng khí bay đi
=> mNO2 + mO2 = 2x.46 + 0,5x.32 = 6,58 – 4,96
=> x = 0,015 mol
Hấp thụ X vào nước :
4NO2+ O2 + 2H2O → 4HNO3
0,03 → 0,0075 → 0,03
=> [ H+ ] = = 0,1M => pH = 1
9. Một số phương trình phản ứng hoá học khác của Đồng (Cu) và hợp chất:
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
