Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau ôn tập và giải một bài tập Hóa học rất thú vị liên quan đến phản ứng của kim loại đồng với dung dịch axit nitric loãng. Các em hãy tập trung và chú ý theo dõi nhé!

Chúng ta sẽ đi qua từng phần của bài tập một cách chi tiết.

a/ Viết phương trình phản ứng xảy ra và cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron.

Đầu tiên, các em cần xác định rõ các chất tham gia phản ứng và các sản phẩm thu được.
Chất tham gia: Đồng (Cu) và Axit nitric loãng (HNO3).
Sản phẩm: Đồng(II) nitrat (Cu(NO3)2), nước (H2O) và khí Nitơ monoxit (NO).

Bây giờ, chúng ta sẽ tiến hành các bước cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron.

Bước 1: Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử.
– Quá trình oxi hóa: Kim loại Cu từ số oxi hóa 0 lên số oxi hóa +2 trong Cu(NO3)2.
Cu^0 –> Cu^+2

– Quá trình khử: Trong HNO3, số oxi hóa của N là +5. Trong khí NO, số oxi hóa của N là +2.
N^+5 –> N^+2

Bước 2: Xác định sự thay đổi số oxi hóa.
– Cu: Tăng 2 electron (từ 0 lên +2).
– N: Giảm 3 electron (từ +5 xuống +2).

Bước 3: Cân bằng electron.
Để số electron nhường bằng số electron nhận, chúng ta tìm bội chung nhỏ nhất của 2 và 3, đó là 6.
– Nhân quá trình oxi hóa với 3 để có 6 electron nhường.
3 Cu^0 –> 3 Cu^+2 + 6e

– Nhân quá trình khử với 2 để có 6 electron nhận.
2 N^+5 + 6e –> 2 N^+2

Bước 4: Đặt hệ số vào phương trình phản ứng.
Từ các hệ số ở bước 3, ta đặt vào phương trình hóa học ban đầu:
3 Cu + HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + H2O + 2 NO

Bây giờ, chúng ta cần cân bằng các nguyên tố còn lại.

Bước 5: Cân bằng các nguyên tố còn lại.
– Cân bằng nguyên tố N:
Bên trái có N trong HNO3, bên phải có N trong Cu(NO3)2 và NO.
Tổng số nguyên tử N ở vế phải là: 3 nguyên tử N trong 3Cu(NO3)2 (do mỗi Cu(NO3)2 có 2 nhóm NO3) + 2 nguyên tử N trong 2NO = 6 + 2 = 8 nguyên tử N.
Vậy, ở vế trái, ta cần 8 phân tử HNO3.
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + H2O + 2 NO

– Cân bằng nguyên tố H:
Bên trái có 8 nguyên tử H trong 8HNO3.
Vậy, ở vế phải, ta cần 4 phân tử H2O để có 8 nguyên tử H.
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO

– Kiểm tra lại nguyên tố O:
Bên trái có: 8 nguyên tử O trong 8HNO3.
Bên phải có: 3 nhóm NO3 x 2 O/nhóm x 3 gốc = 18 nguyên tử O trong 3Cu(NO3)2 + 4 nguyên tử O trong 4H2O + 2 nguyên tử O trong 2NO = 18 + 4 + 2 = 24 nguyên tử O.

Ồ, có vẻ như chúng ta đã sai ở đâu đó. Hãy kiểm tra lại số nguyên tử N trong Cu(NO3)2.
Trong Cu(NO3)2, có 1 nguyên tử Cu và 2 nhóm NO3. Mỗi nhóm NO3 có 1 nguyên tử N và 3 nguyên tử O.
Vậy, trong 3Cu(NO3)2, có 3 nguyên tử Cu và 3 x 2 = 6 nguyên tử N.

Chúng ta quay lại bước cân bằng nguyên tố N.
Bên phải có tổng số nguyên tử N là: 6 (trong 3Cu(NO3)2) + 2 (trong 2NO) = 8 nguyên tử N.
Vậy, bên trái, hệ số của HNO3 là 8.

Phương trình tạm thời:
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + H2O + 2 NO

Bây giờ, cân bằng H và O.
– Cân bằng H: Bên trái có 8 nguyên tử H. Bên phải cần 4 phân tử H2O (4 x 2 = 8 nguyên tử H).
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO

– Kiểm tra O:
Bên trái có: 8 x 3 = 24 nguyên tử O (trong 8 HNO3).
Bên phải có: 3 x 2 x 3 (trong 3 Cu(NO3)2) + 4 x 1 (trong 4 H2O) + 2 x 1 (trong 2 NO) = 18 + 4 + 2 = 24 nguyên tử O.

Vậy là phương trình đã cân bằng.

Phương trình phản ứng xảy ra là:
3 Cu + 8 HNO3(loãng) –> 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO

b/ Hãy cho biết giá trị m là bao nhiêu?

Để tìm giá trị m (khối lượng của Cu), chúng ta cần sử dụng dữ kiện về thể tích khí NO thu được.

Bước 1: Tính số mol của khí NO.
Thể tích khí NO thu được là 448 ml.
Đổi thể tích sang lít: 448 ml = 0.448 lít.
Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc), 1 mol khí chiếm thể tích 22.4 lít.
Số mol của NO là:
n_NO = Thể tích NO / 22.4 lít/mol
n_NO = 0.448 lít / 22.4 lít/mol
n_NO = 0.02 mol

Bước 2: Sử dụng tỉ lệ mol từ phương trình phản ứng để tìm số mol Cu.
Từ phương trình phản ứng đã cân bằng:
3 Cu + 8 HNO3 –> 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO

Chúng ta thấy rằng cứ 2 mol NO thu được thì sẽ có 3 mol Cu phản ứng.
Vậy, số mol của Cu phản ứng là:
n_Cu = (n_NO * 3) / 2
n_Cu = (0.02 mol * 3) / 2
n_Cu = 0.03 mol

Bước 3: Tính khối lượng của Cu.
Khối lượng mol của đồng (Cu) là 63.5 gam/mol.
Khối lượng của Cu (m) được tính bằng công thức:
m = n_Cu * M_Cu
m = 0.03 mol * 63.5 gam/mol
m = 1.905 gam

Vậy, giá trị của m là 1.905 gam.

Các em đã hiểu bài chưa nào? Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, hãy mạnh dạn hỏi thầy nhé! Chúc các em học tốt!