Cho từ từ bột cu vào dd hno3 đặc. Lúc đầu thấy khi màu nâu bay ra, sau đó khí kh…
Đề bài yêu cầu chúng ta giải thích hiện tượng khi cho từ từ bột Cu vào dung dịch HNO3 đặc. Các em hãy chú ý quan sát từng giai đoạn của hiện tượng:
Giai đoạn 1: Lúc đầu thấy khí màu nâu bay ra.
Khi cho bột Cu vào dung dịch HNO3 đặc, Cu là kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học, nhưng nó không tác dụng với dung dịch axit HCl hay H2SO4 loãng. Tuy nhiên, Cu lại có thể tác dụng với các dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 và H2SO4 đặc.
Trong trường hợp này, HNO3 đặc đóng vai trò là một chất oxi hóa mạnh. Ion Cu có số oxi hóa 0 sẽ bị oxi hóa lên số oxi hóa +2 trong ion Cu^2+.
Vậy, chất oxi hóa ở đây là HNO3, và chất khử là Cu.
Phương trình phản ứng ở giai đoạn này có thể được biểu diễn như sau:
Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Trong phương trình này, các em thấy:
– Cu (số oxi hóa 0) bị oxi hóa thành Cu^2+ trong Cu(NO3)2 (số oxi hóa +2).
– N trong HNO3 (số oxi hóa +5) bị khử thành N trong NO2 (số oxi hóa +4).
Khí màu nâu bay ra chính là khí Nitơ đioxit (NO2). Đây là dấu hiệu cho thấy phản ứng đã xảy ra.
Giai đoạn 2: Sau đó khí không màu bị hóa nâu trong không khí.
Khi phản ứng ở giai đoạn 1 diễn ra, có thể một phần HNO3 đã bị loãng đi do nước sinh ra trong phản ứng, hoặc do nồng độ ban đầu của HNO3 không còn ở mức “đặc” tuyệt đối. Lúc này, nếu còn axit nitric và đồng phản ứng tiếp, hoặc nếu sản phẩm khí NO chưa kịp thoát ra hết mà tiếp xúc với oxi trong không khí, nó sẽ tiếp tục phản ứng.
Tuy nhiên, theo đề bài, chúng ta thấy có “khí không màu bị hóa nâu trong không khí”. Điều này gợi ý đến một sản phẩm khí khác được tạo ra. Đó chính là khí Nitơ monoxit (NO).
Khí NO không màu, nhưng khi thoát ra khỏi dung dịch và tiếp xúc với oxi (O2) trong không khí, nó sẽ ngay lập tức bị oxi hóa tạo thành NO2 có màu nâu đỏ.
Phản ứng xảy ra trong không khí như sau:
2NO + O2 → 2NO2
Do đó, hiện tượng “khí không màu bị hóa nâu trong không khí” chính là NO tác dụng với O2 tạo ra NO2.
Giai đoạn 3: Cuối cùng ngừng khí ngừng thoát ra.
Hiện tượng này cho thấy phản ứng đã kết thúc. Có thể là do:
1. Toàn bộ kim loại Cu đã phản ứng hết.
2. Nồng độ HNO3 đã bị loãng đi đáng kể và không còn đủ khả năng oxi hóa Cu nữa.
Nếu trong dung dịch còn Cu nhưng HNO3 đã bị loãng (ví dụ, nồng độ chỉ còn như axit HNO3 loãng), thì Cu sẽ không tác dụng với HNO3 loãng nữa.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khi cho Cu tác dụng với HNO3 loãng, sản phẩm khí tạo ra là NO (không màu), không phải NO2.
Phản ứng với HNO3 loãng (nếu có xảy ra):
3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Vì vậy, khí không màu thoát ra là NO, và khí này sẽ hóa nâu trong không khí thành NO2.
Tổng kết lại:
Hiện tượng khi cho từ từ bột Cu vào dung dịch HNO3 đặc là một quá trình diễn ra theo các bước, và sản phẩm khí có thể thay đổi tùy thuộc vào nồng độ axit và điều kiện phản ứng.
– Ban đầu, với HNO3 đặc, phản ứng tạo ra NO2 (khí màu nâu).
– Sau đó, nếu có NO được tạo ra hoặc còn sót lại, nó sẽ phản ứng với oxi trong không khí tạo thành NO2 (khí hóa nâu).
– Cuối cùng, phản ứng dừng lại khi một trong các chất phản ứng hết.
Các em thấy không, Hóa học thật thú vị phải không nào? Hiểu rõ bản chất của từng giai đoạn phản ứng giúp chúng ta giải thích được các hiện tượng quan sát được.
Các em có câu hỏi nào không? Nếu có, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Chúc bạn học tốt!!!
Đáp án:
Bạn tham khảo.
Giải thích các bước giải:
_Khí màu nâu là \(NO_2\)
\(Cu + 4HNO_3 \to Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O\)
_Khí không màu hóa nâu trong không khí là NO
\(3Cu +8 HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O\)
\(2NO + O_2 \to 2NO_2\)
_Sở dĩ có hiện tượng tạo ra lần lượt các sản phẩm khử khác nhau là do sự thay đổi nồng độ \(HNO_3\) trong dd
—> Ban đầu, dd \(HNO_3\) đặc sẽ tạo \(NO_2\). Khi dd \(HNO_3\) trở nên loãng sẽ tạo \(NO\) và khi hết \(HNO_3\) trong dd thì không còn khí thoát ra.
Lúc đầu nồng độ của \(HNO_3\) đậm đặc, khi tác dụng với \(Cu\) sẽ tạo khí màu nâu là \(NO_2\).
Sau một thời gian phản ứng, nồng độ \(HNO_3\) loãng dần nên phản ứng sẽ tạo ra khí không màu hóa nâu trong không khí là \(NO\)
Khí ngừng thoát ra khi lượng axit đã phản ứng hết.
Các phản ứng xảy ra:
\(Cu + 4HN{O_{3{\text{ đặc}}}}\xrightarrow{{}}Cu{(N{O_3})_2} + 2N{O_2} + 2{H_2}O\)
\(3Cu + 8HN{O_3}\xrightarrow{{}}3Cu{(N{O_3})_2} + 2N{O} + 4{H_2}O\)
\(2NO +O_2 \xrightarrow{{t^o}} 2NO_2\)