Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O | Cu ra Cu(NO3)2

Phản ứng Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Cu tác dụng HNO₃ đặc

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 (800-1000^oC)

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 + HNO_{3 đặc} → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO_{3 loãng} → muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO_{3 loãng lạnh} → muối nitrat + H₂

Mg(rắn) + 2HNO_{3 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 + 4HNO_{3 đặc} → 4NO₂ + 2H₂O + CO₂

P + 5HNO_{3 đặc} → 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO_{3 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%) → 3S_{kết tủa} + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO_{3 đặc} → PbSO_{4 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 – 1000^oC) 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:

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:

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