NH3 + CuO → Cu + N2 + H2O: cân bằng và hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình: 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O (điều kiện: đun nóng). Đây là phản ứng oxi hoá – khử: NH₃ đóng vai trò chất khử (N từ −3 lên 0), CuO là chất oxi hoá (Cu từ +2 xuống 0). Chất rắn đen CuO chuyển dần thành Cu màu đỏ, có khí N₂ thoát ra và hơi nước ngưng tụ.

Phương trình hoá học NH₃ + CuO

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O (t°)

Tên gọi các chất: amoniac + đồng(II) oxit → đồng + nitơ + nước. Nhiều bạn gõ tìm “NH3 + CuO ra gì” – đáp án là ba sản phẩm: Cu, N₂ và H₂O, chứ không tạo muối hay phức.

Điều kiện phản ứng

Phải đun nóng (thí nghiệm thường dùng đèn cồn đốt ống nghiệm hoặc ống sứ chứa CuO).
NH₃ ở trạng thái khí, dẫn qua CuO rắn. Dung dịch amoniac loãng ở nhiệt độ thường không khử được CuO.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá thay đổi: N⁻³ (trong NH₃) → N₂⁰; Cu⁺² (trong CuO) → Cu⁰.
Viết quá trình:

Quá trình oxi hoá: 2N⁻³ → N₂⁰ + 6e

Quá trình khử: Cu⁺² + 2e → Cu⁰
Nhân để số electron cho = nhận: lấy quá trình oxi hoá ×1, quá trình khử ×3 (cùng 6e).
Đặt hệ số: 2NH₃, 3CuO, 3Cu, 1N₂; còn lại H cân bằng bằng 3H₂O.
Kiểm tra: N: 2 = 2; H: 6 = 6; Cu: 3 = 3; O: 3 = 3. ✔

Mẹo nhớ: N₂ có hai nguyên tử N nên một phân tử N₂ cần 2NH₃, nhường tổng 6e; mỗi Cu²⁺ nhận 2e nên cần đúng 3 Cu.

Hiện tượng quan sát được

Quan sát	Giải thích
Bột CuO màu đen dần chuyển sang màu đỏ (đồng)	CuO bị khử thành Cu kim loại
Có giọt chất lỏng không màu đọng ở thành ống	Hơi nước tạo thành bị ngưng tụ
Có khí không màu, không mùi thoát ra	Khí N₂ (NH₃ dư nếu còn thì có mùi khai)

Vì sao NH₃ khử được CuO?

Trong NH₃, nitơ ở mức oxi hoá thấp nhất (−3) nên chỉ có thể nhường electron – đó là tính khử đặc trưng của amoniac. CuO là oxit của kim loại yếu (đứng sau nhôm trong dãy hoạt động), dễ bị khử khi nung nóng, nên phản ứng xảy ra thuận lợi.

Cũng nhờ lí do này, NH₃ khử được nhiều oxit kim loại đứng sau Al, ví dụ: 2NH₃ + Fe₂O₃ → 2Fe + N₂ + 3H₂O (t°). Ngược lại, NH₃ không khử được các oxit như Al₂O₃, MgO.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là NO hoặc Cu(OH)₂: sai. Khi đun nóng với CuO, sản phẩm nitơ là N₂, không có NO (NO chỉ tạo khi oxi hoá NH₃ bằng O₂ có xúc tác Pt).
Nhầm với phản ứng tạo phức: Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ (dung dịch xanh thẫm). Đây là phản ứng của Cu(OH)₂ với dung dịch NH₃, khác hoàn toàn với phản ứng khí NH₃ + CuO nung nóng.
Quên điều kiện nhiệt độ hoặc cân bằng thiếu hệ số 3 trước H₂O.

Ví dụ tính toán

Ví dụ: Dẫn 3,4 gam khí NH₃ qua ống sứ chứa CuO dư, nung nóng, phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính khối lượng Cu và thể tích N₂ (đktc).

n(NH₃) = 3,4 : 17 = 0,2 mol.
Theo phương trình: n(Cu) = 3/2 × 0,2 = 0,3 mol → m(Cu) = 0,3 × 64 = 19,2 gam.
n(N₂) = 0,2 : 2 = 0,1 mol → V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
Thêm: n(H₂O) = 0,3 mol → 5,4 gam. Khối lượng chất rắn giảm 0,3 × 16 = 4,8 gam (chính là khối lượng oxi mất đi từ CuO).

Bài luyện tập

Bài 1. Dẫn 6,72 lít NH₃ (đktc) qua 24 gam CuO nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Cu và số mol NH₃ dư.

Đáp án: n(NH₃) = 0,3 mol; n(CuO) = 24 : 80 = 0,3 mol. So tỉ lệ: 0,3/2 = 0,15 > 0,3/3 = 0,1 nên CuO hết, NH₃ dư. n(Cu) = 0,3 mol → 19,2 gam; NH₃ phản ứng = 0,2 mol, dư 0,1 mol.

Bài 2. Trong phản ứng 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O, tỉ lệ số phân tử NH₃ bị oxi hoá so với tổng số NH₃ tham gia là bao nhiêu?

Đáp án: cả 2 phân tử NH₃ đều chuyển N⁻³ thành N₂⁰ nên đều bị oxi hoá; tỉ lệ là 2 : 2 = 100%.

Bài 3. Nêu cách nhận biết sản phẩm khi làm thí nghiệm này ở lớp.

Gợi ý: Cu nhận biết bằng màu đỏ của chất rắn; hơi nước nhận biết bằng giọt nước đọng hoặc CuSO₄ khan chuyển xanh; N₂ không màu, không duy trì sự cháy (que đóm tắt).

Câu hỏi thường gặp

NH3 tác dụng với CuO tạo ra sản phẩm gì?

Khi đun nóng, NH3 khử CuO thành Cu (màu đỏ), đồng thời tạo khí N2 và hơi nước: 2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O.

Trong phản ứng NH3 + CuO, chất nào là chất khử, chất nào là chất oxi hoá?

NH3 là chất khử vì nitơ tăng số oxi hoá từ −3 lên 0; CuO là chất oxi hoá vì đồng giảm số oxi hoá từ +2 xuống 0.

Hiện tượng khi cho khí NH3 đi qua CuO nung nóng là gì?

Chất rắn màu đen (CuO) chuyển dần thành màu đỏ (Cu), có khí không màu thoát ra (N2) và có hơi nước ngưng tụ thành giọt ở thành ống.

Dung dịch NH3 ở nhiệt độ thường có khử được CuO không?

Không. Phản ứng khử cần khí NH3 và phải đun nóng. Ở nhiệt độ thường, CuO không phản ứng đáng kể với dung dịch amoniac.