Cu + HCl + O2 → CuCl2 + H2O: cân bằng, điều kiện, hiện tượng
Lớp 10Hóa học

Cu + HCl + O2 → CuCl2 + H2O: cân bằng, điều kiện, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: 2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O. Đồng đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được H2 khỏi HCl, nhưng khi có oxi (không khí) và đun nóng nhẹ, oxi oxi hoá Cu thành Cu2+. Hiện tượng: Cu tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh lam.

Phương trình hoá học

2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O (đun nóng, có oxi hoặc sục không khí)

Chất Vai trò Số oxi hoá thay đổi
Cu Chất khử 0 → +2
O2 Chất oxi hoá 0 → −2
HCl Môi trường axit, cung cấp H+ và Cl− Không đổi

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

  1. Xác định sự thay đổi số oxi hoá: Cu0 → Cu+2 + 2e; O20 + 4e → 2O−2.
  2. Cân bằng số electron: nhân quá trình oxi hoá với 2 → 2Cu + O2 → 2Cu2+ + 2O2− (cho và nhận đều 4e).
  3. Đặt hệ số: 2Cu, 1O2, 2CuCl2. Cần 4 nguyên tử Cl nên có 4HCl.
  4. Kiểm tra H: 4H ở vế trái → 2H2O ở vế phải. Kiểm tra O: 2O hai vế. Phương trình đã cân bằng.

Vì sao Cu không tan trong HCl nhưng lại tan khi có O2?

Trong dãy hoạt động, Cu đứng sau H nên ion H+ của HCl không đủ mạnh để oxi hoá Cu. Vì vậy Cu + HCl (không có oxi) không xảy ra phản ứng.

Khi có oxi, chính O2 (trong môi trường axit) đóng vai trò chất oxi hoá: O2 + 4H+ + 4e → 2H2O. Axit HCl giữ vai trò cung cấp H+ và kết hợp với Cu2+ tạo muối tan CuCl2, nên Cu không bị “bọc” kín bởi lớp oxit.

Cách hiểu theo hai giai đoạn

Có thể xem phản ứng gồm hai bước nối tiếp:

  • 2Cu + O2 → 2CuO (đun nóng; CuO màu đen)
  • CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O (oxit bazơ tan trong axit)

Cộng hai bước (nhân bước 2 với 2) ta được đúng phương trình tổng: 2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O. Cách nhìn này giúp nhớ vì sao sản phẩm là muối CuCl2 chứ không phải CuCl hay khí H2.

Hiện tượng nhận biết

  • Mảnh đồng đỏ tan dần.
  • Dung dịch từ không màu chuyển sang xanh lam (dung dịch đậm có thể hơi xanh lục) do ion Cu2+.
  • Không có khí H2 thoát ra.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết Cu + 2HCl → CuCl2 + H2: sai, phản ứng này không xảy ra.
  • Quên O2 nên không cân bằng được số nguyên tử O, H.
  • Viết sản phẩm là CuCl (Cu+): với oxi dư, đồng bị oxi hoá lên +2.
  • Nhầm vai trò HCl là chất oxi hoá: ở đây chất oxi hoá là O2.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 6,4 g Cu bằng dung dịch HCl có sục oxi dư. Tính số mol HCl phản ứng, thể tích O2 (đktc) tối thiểu và khối lượng CuCl2 thu được.

Giải: nCu = 6,4 : 64 = 0,1 mol. Theo phương trình, tỉ lệ Cu : HCl : O2 : CuCl2 = 2 : 4 : 1 : 2. Vậy nHCl = 0,2 mol; nO2 = 0,05 mol → V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít; nCuCl2 = 0,1 mol → m = 0,1 × 135 = 13,5 g.

Bài 2. Cho 3,2 g Cu vào dung dịch HCl dư có sục oxi. Tính khối lượng CuCl2 tạo thành.

Giải: nCu = 3,2 : 64 = 0,05 mol → nCuCl2 = 0,05 mol → m = 0,05 × 135 = 6,75 g.

Bài 3. Tổng hệ số (số nguyên tối giản) của các chất trong phương trình Cu + HCl + O2 → CuCl2 + H2O là bao nhiêu?

Giải: 2 + 4 + 1 + 2 + 2 = 11.

Mẹo nhớ

Gặp kim loại đứng sau H (Cu, Ag…) mà đề cho thêm “có mặt O2” hoặc “sục không khí”, hãy nghĩ ngay: O2 là chất oxi hoá, axit chỉ tạo muối và nước. Chỉ cần nhớ “Cu → Cu2+, O2 → H2O” là viết được phương trình.

Câu hỏi thường gặp

Cu có tác dụng với dung dịch HCl không?

Không. Cu đứng sau H trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được H2 ra khỏi HCl. Chỉ khi có thêm chất oxi hoá như O2 thì Cu mới tan.

Phương trình Cu + HCl + O2 cân bằng như thế nào?

2Cu + 4HCl + O2 → 2CuCl2 + 2H2O. Cu nhường 2e, O2 nhận 4e nên hệ số Cu là 2, O2 là 1.

Hiện tượng của phản ứng Cu, HCl, O2 là gì?

Đồng tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh lam do tạo CuCl2, không có khí thoát ra.

Muốn hoà tan 6,4 g Cu cần bao nhiêu lít O2 (đktc)?

n(Cu) = 0,1 mol nên n(O2) = 0,05 mol, tương ứng 1,12 lít khí O2 ở đktc.

Bài học liên quan