Trả lời nhanh
Cu vẫn phản ứng với HNO3 đặc nguội, vì đồng không bị thụ động hoá như Al, Fe, Cr. Sản phẩm khử thường gặp là NO2. Còn phương trình có sản phẩm N2O được cân bằng là: 4Cu + 10HNO3 → 4Cu(NO3)2 + N2O + 5H2O.
Cu có tác dụng với HNO3 đặc nguội không?
Có. Nhiều bạn nhớ câu “Al, Fe, Cr thụ động trong HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội” rồi suy ra mọi kim loại đều không phản ứng. Đây là lỗi sai rất hay gặp.
Các kim loại thụ động là do bề mặt tạo màng oxit mỏng, bền, bảo vệ kim loại bên trong. Đồng không tạo được lớp màng như vậy, nên Cu tan ngay cả khi axit đặc và lạnh.
| Kim loại | Với HNO3 đặc nguội |
|---|---|
| Al, Fe, Cr | Không phản ứng (thụ động) |
| Cu, Ag, Zn, Mg… | Có phản ứng |
| Au, Pt | Không phản ứng |
Mẹo nhớ: “Al – Fe – Cr” là bộ ba thụ động. Đồng không thuộc bộ ba này.
Phản ứng chính: Cu + HNO3 đặc
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Hiện tượng: lá đồng tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh lam (ion Cu2+), có khí màu nâu đỏ NO2 thoát ra. Khí này độc nên cần làm trong tủ hút hoặc dùng bông tẩm kiềm che miệng ống nghiệm.
Cân bằng Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O
Dùng phương pháp thăng bằng electron.
- Xác định số oxi hoá thay đổi: Cu từ 0 lên +2; N từ +5 xuống +1 (trong N2O).
- Viết quá trình:
Cu0 → Cu+2 + 2e
2N+5 + 8e → 2N+1 (tạo 1 phân tử N2O) - Cân bằng electron: nhân quá trình oxi hoá với 4: 4Cu → 4Cu+2 + 8e. Vậy 4Cu ứng với 1N2O.
- Đặt hệ số: 4Cu + HNO3 → 4Cu(NO3)2 + 1N2O + H2O. Số N ở vế phải là 4×2 + 2 = 10, nên HNO3 có hệ số 10. Khi đó H2O có hệ số 5.
- Kiểm tra O: vế trái 10×3 = 30. Vế phải 4×6 + 1 + 5 = 30. Cân bằng đúng.
4Cu + 10HNO3 → 4Cu(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
Trong 10 phân tử HNO3: 8 phân tử làm môi trường (tạo muối nitrat), 2 phân tử đóng vai trò chất oxi hoá. Tỉ lệ là 80% và 20%.
Vì sao đề hay cho N2O, còn Cu thực tế thì sao?
Sản phẩm khử của HNO3 phụ thuộc vào nồng độ axit và độ mạnh của kim loại.
| Điều kiện | Phương trình | Sản phẩm khử |
|---|---|---|
| Cu + HNO3 đặc | Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O | NO2 |
| Cu + HNO3 loãng | 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O | NO (hoá nâu trong không khí) |
| Theo đề bài cho trước | 4Cu + 10HNO3 → 4Cu(NO3)2 + N2O + 5H2O | N2O |
Với Cu, sản phẩm thực tế chủ yếu là NO2 (axit đặc) hoặc NO (axit loãng). N2O, N2, NH4NO3 thường gặp hơn với kim loại mạnh như Mg, Al, Zn. Trong bài tập, đề vẫn có thể cho Cu tạo N2O để luyện cân bằng, nên bạn cứ làm theo dữ kiện đề.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng Cu bị thụ động trong HNO3 đặc nguội.
- Quên N2O chứa 2 nguyên tử N, nên nhận 8e chứ không phải 4e.
- Quên tính HNO3 làm môi trường, dẫn đến hệ số HNO3 sai (ghi 2 thay vì 10).
- Viết H2O trước khi kiểm tra H và O.
Bài luyện tập
Bài 1. Cho 0,64 g Cu tác dụng hết với HNO3 đặc, nóng hay nguội đều được. Tính thể tích NO2 (đktc).
Đáp án: nCu = 0,64/64 = 0,01 mol. Theo phương trình, nNO2 = 2×0,01 = 0,02 mol. V = 0,02 × 22,4 = 0,448 lít.
Bài 2. Cho 6,4 g Cu phản ứng hết với HNO3 theo phương trình tạo N2O ở trên. Tính thể tích N2O (đktc) và khối lượng HNO3 đã phản ứng.
Đáp án: nCu = 0,1 mol. nN2O = 0,1/4 = 0,025 mol, V = 0,025 × 22,4 = 0,56 lít. nHNO3 = 0,1 × 10/4 = 0,25 mol, m = 0,25 × 63 = 15,75 g.
Bài 3. Trong phản ứng tạo N2O, nếu có 0,5 mol HNO3 phản ứng thì bao nhiêu mol HNO3 đóng vai trò chất oxi hoá?
Đáp án: chất oxi hoá chiếm 2/10 = 20% nên là 0,5 × 0,2 = 0,1 mol.
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O. Bài sau: FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2: Cân bằng, hiện tượng và bài tập.
Câu hỏi thường gặp
Cu có phản ứng với HNO3 đặc nguội không?
Có. Cu không bị thụ động trong HNO3 đặc nguội, phản ứng tạo Cu(NO3)2, khí NO2 màu nâu đỏ và nước. Chỉ Al, Fe, Cr mới bị thụ động.
Phương trình cân bằng của Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + N2O + H2O là gì?
4Cu + 10HNO3 → 4Cu(NO3)2 + N2O + 5H2O. Trong 10 HNO3 có 8 phân tử làm môi trường và 2 phân tử là chất oxi hoá.
Cu với HNO3 loãng tạo khí gì?
Tạo khí NO không màu, hoá nâu đỏ khi gặp không khí: 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Vì sao Al, Fe, Cr thụ động còn Cu thì không?
Al, Fe, Cr tạo trên bề mặt lớp màng oxit mỏng, bền, ngăn axit tiếp xúc kim loại. Đồng không tạo được lớp màng bảo vệ như vậy.