Đầu tiên, chúng ta cùng phân tích đề bài. Đề bài cho chúng ta biết về phản ứng phân hủy của copper (II) nitrate Cu(NO3)2. Sản phẩm thu được sau phản ứng gồm copper (II) oxide CuO, nitrogen dioxide NO2 và khí oxygen O2. Chúng ta được cho khối lượng ban đầu của Cu(NO3)2 là 47 gam, khối lượng CuO thu được là 16 gam và thể tích khí NO2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (đkc) là 99,16 lít. Nhiệm vụ của chúng ta là viết phương trình hóa học, tính khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy và phần trăm khối lượng của nó.

Bây giờ, chúng ta bắt đầu giải từng câu nhé.

a. Viết phương trình hóa học của phản ứng trên.

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học trong đó một chất sinh ra hai hay nhiều chất mới. Ở đây, chúng ta có copper (II) nitrate Cu(NO3)2 bị phân hủy thành copper (II) oxide CuO, nitrogen dioxide NO2 và khí oxygen O2.

Để viết được phương trình hóa học, chúng ta cần biết công thức hóa học của các chất. Đề bài đã cho chúng ta:
– Copper (II) nitrate: Cu(NO3)2
– Copper (II) oxide: CuO
– Nitrogen dioxide: NO2
– Oxygen: O2

Ta có phương trình dạng chưa cân bằng như sau:
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

Bây giờ, chúng ta cần cân bằng phương trình hóa học này để số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau.
– Bên trái có 1 nguyên tử Cu, bên phải có 1 nguyên tử Cu. (Cu đã cân bằng)
– Bên trái có 2 nhóm NO3, tức là 2 nguyên tử N và 6 nguyên tử O.
– Bên phải có 1 nguyên tử N trong NO2 và 2 nguyên tử O trong CuO, 2 nguyên tử O trong O2.

Để cân bằng nguyên tử N, ta đặt hệ số 2 trước NO2:
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + O2

Bây giờ kiểm tra lại số nguyên tử các nguyên tố:
– Cu: 1 (trái) và 1 (phải) -> Cân bằng
– N: 2 (trái) và 2 (phải) -> Cân bằng
– O: 6 (trái) và 1 (trong CuO) + 2*2 (trong 2NO2) + 2 (trong O2) = 1 + 4 + 2 = 7 (phải). Số nguyên tử O chưa cân bằng.

Chúng ta cần điều chỉnh hệ số để O cân bằng. Hãy thử đặt hệ số cho O2. Nếu đặt hệ số là 1/2 cho O2, ta sẽ có tổng số O là 1 + 4 + 1/2*2 = 1 + 4 + 1 = 6. Tuy nhiên, trong hóa học, chúng ta thường làm việc với hệ số nguyên.

Để có hệ số nguyên, chúng ta có thể nhân toàn bộ phương trình với 2.
Trước tiên, hãy thử đặt hệ số cho O2. Nếu ta có 2 nguyên tử O từ CuO và 4 nguyên tử O từ 2NO2, tổng cộng là 6 nguyên tử O. Phân tử O2 có 2 nguyên tử O. Vậy, để có đủ 6 nguyên tử O, ta cần 3 phân tử O2 (vì 3 * 2 = 6).
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + 3O2
Bây giờ, chúng ta kiểm tra lại:
– Cu: 1 (trái) và 1 (phải) -> Cân bằng
– N: 2 (trái) và 2 (phải) -> Cân bằng
– O: 6 (trái) và 1 (trong CuO) + 4 (trong 2NO2) + 3*2 (trong 3O2) = 1 + 4 + 6 = 11 (phải). Vẫn chưa cân bằng.

Chúng ta quay lại với việc cân bằng nhóm NO3. Đề bài cho biết sản phẩm có NO2 và O2.
Chúng ta có:
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

Để cân bằng N, ta đặt hệ số 2 cho NO2:
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + O2

Bây giờ, đếm nguyên tử O:
Vế trái: 2 * 3 = 6 nguyên tử O
Vế phải: 1 (trong CuO) + 2 * 2 (trong 2NO2) + 2 (trong O2) = 1 + 4 + 2 = 7 nguyên tử O

Số nguyên tử O ở hai vế chưa bằng nhau.
Chúng ta cần điều chỉnh các hệ số.
Hãy để ý rằng trong Cu(NO3)2 có 2 nhóm NO3. Khi phân hủy, có thể một phần Nitơ chuyển thành NO2, phần còn lại có thể liên quan đến oxy.
Chúng ta hãy thử cân bằng Cu và N trước.
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2
Cu: 1 vế trái, 1 vế phải. Đã cân bằng.
N: 2 vế trái, 1 vế phải. Đặt hệ số 2 trước NO2.
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + O2
O: 6 vế trái. 1 (trong CuO) + 4 (trong 2NO2) + 2 (trong O2) = 7 vế phải.
Số nguyên tử O chưa cân bằng.

Trong phản ứng phân hủy muối nitrat kim loại, công thức chung thường là:
Kim loại nitrat → Kim loại oxit + Khí NO2 + Khí O2
Để cân bằng, chúng ta cần chú ý đến sự phân chia nguyên tử.
Trong Cu(NO3)2, có 1 Cu, 2 N, 6 O.
Sản phẩm là CuO (1 Cu, 1 O), NO2 (1 N, 2 O), O2 (2 O).

Ta có phương trình:
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

Để cân bằng N, ta đặt hệ số 2 cho NO2:
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + O2

Kiểm tra O:
Vế trái: 6 nguyên tử O
Vế phải: 1 (trong CuO) + 2 * 2 (trong NO2) + 2 (trong O2) = 1 + 4 + 2 = 7 nguyên tử O

Số nguyên tử O chưa bằng nhau.
Có thể có một chút nhầm lẫn trong việc thiết lập hệ số.
Chúng ta hãy suy nghĩ về cách các nguyên tử được phân chia.
Trong Cu(NO3)2, có 2 nhóm NO3.
Khi phân hủy, một nhóm NO3 có thể cho ra CuO và một phần NO2, O2.
Phương trình phân hủy muối nitrat thường có dạng:
2 M(NO3)n → 2 MOn/2 + 2n NO2 + O2 (nếu là oxit kim loại)

Tuy nhiên, ở đây là CuO.
Chúng ta hãy thử lại với phương trình ban đầu và điều chỉnh hệ số.
Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

Để cân bằng nguyên tử N, ta đặt hệ số 2 trước NO2:
Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + O2

Kiểm tra nguyên tử O:
Vế trái: 6 nguyên tử O
Vế phải: 1 (trong CuO) + 4 (trong 2NO2) + 2 (trong O2) = 7 nguyên tử O

Số nguyên tử O ở hai vế chưa bằng nhau.
Hãy suy nghĩ về cách các nguyên tử oxy được phân chia.
Trong Cu(NO3)2 có 6 nguyên tử O. Sản phẩm CuO có 1 nguyên tử O. Vậy còn lại 5 nguyên tử O cần được phân chia vào NO2 và O2.
Trong NO2 có 2 nguyên tử O.
Trong O2 có 2 nguyên tử O.

Chúng ta cần một tổ hợp của NO2 và O2 sao cho tổng số nguyên tử O là 5 (sau khi lấy đi 1 O cho CuO).
Nếu ta có x phân tử NO2 và y phân tử O2, thì 2x + 2y = 5. Phương trình này không có nghiệm nguyên cho x và y.

Điều này có nghĩa là chúng ta cần xem xét lại cách các nguyên tử được phân chia từ Cu(NO3)2.
Khi một muối nitrat kim loại phân hủy, nó thường tạo thành oxit kim loại, khí nitơ dioxit và khí oxy.

Hãy thử đặt hệ số cho Cu(NO3)2 và CuO trước:
1 Cu(NO3)2 → 1 CuO + …
Bây giờ ta có 2 nguyên tử N và 6 nguyên tử O ở vế trái.
Ở vế phải, ta đã có 1 nguyên tử O trong CuO. Vậy còn lại 5 nguyên tử O và 2 nguyên tử N cần được tạo thành từ NO2 và O2.
Giả sử ta có a phân tử NO2 và b phân tử O2.
Số nguyên tử N: a = 2
Số nguyên tử O: 2a + 2b = 5. Thay a = 2 vào: 2*2 + 2b = 5 => 4 + 2b = 5 => 2b = 1 => b = 1/2.
Điều này cho ta phương trình: Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + 1/2 O2.
Để có hệ số nguyên, ta nhân toàn bộ phương trình với 2:
2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2

Bây giờ, chúng ta kiểm tra lại phương trình này:
Vế trái: 2 Cu, 4 N, 12 O
Vế phải: 2 Cu (trong 2CuO), 4 N (trong 4NO2), 2 O (trong 2CuO) + 8 O (trong 4NO2) + 2 O (trong O2) = 2 + 8 + 2 = 12 O.
Phương trình đã cân bằng.

Vậy, phương trình hóa học của phản ứng là:
2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2

b. Tính khối lượng copper (II) nitrate đã phân hủy

Đề bài cho chúng ta biết khối lượng CuO thu được là 16 gam. Chúng ta sẽ sử dụng dữ kiện này để tính khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy dựa vào phương trình hóa học đã cân bằng.

Đầu tiên, chúng ta cần tính khối lượng mol của CuO.
Nguyên tử khối của Cu là 63,5; O là 16.
Khối lượng mol của CuO là: M(CuO) = 63,5 + 16 = 79,5 gam/mol.

Số mol CuO thu được là:
n(CuO) = khối lượng / khối lượng mol
n(CuO) = 16 gam / 79,5 gam/mol

Bây giờ, chúng ta sử dụng tỉ lệ mol từ phương trình hóa học để tìm số mol Cu(NO3)2 đã phản ứng.
Theo phương trình: 2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2
Tỉ lệ mol giữa Cu(NO3)2 và CuO là 2 : 2, tức là 1 : 1.
Do đó, số mol Cu(NO3)2 đã phân hủy bằng số mol CuO thu được.
n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = n(CuO) = 16 / 79,5 mol.

Tiếp theo, chúng ta tính khối lượng mol của Cu(NO3)2.
Nguyên tử khối của Cu là 63,5; N là 14; O là 16.
Khối lượng mol của Cu(NO3)2 là: M(Cu(NO3)2) = 63,5 + 2 * (14 + 3*16) = 63,5 + 2 (14 + 48) = 63,5 + 2 62 = 63,5 + 124 = 187,5 gam/mol.

Cuối cùng, tính khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy:
Khối lượng = số mol * khối lượng mol
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) * M(Cu(NO3)2)
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = (16 / 79,5) mol * 187,5 gam/mol

Bây giờ, chúng ta thực hiện phép tính:
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = (16 * 187,5) / 79,5 gam
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = 3000 / 79,5 gam
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy ≈ 37,736 gam.

Tuy nhiên, để cho kết quả chính xác hơn theo đề bài, chúng ta có thể dùng các giá trị nguyên tử khối gần đúng hoặc chính xác hơn nếu đề bài yêu cầu. Trong chương trình lớp 8, chúng ta thường làm tròn đến 1 chữ số thập phân hoặc theo yêu cầu của đề bài.

Giả sử đề bài cho dùng nguyên tử khối Cu = 64, N = 14, O = 16.
M(CuO) = 64 + 16 = 80 gam/mol.
n(CuO) = 16 gam / 80 gam/mol = 0,2 mol.

M(Cu(NO3)2) = 64 + 2 * (14 + 3*16) = 64 + 2 (14 + 48) = 64 + 2 62 = 64 + 124 = 188 gam/mol.

Theo phương trình: 2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2
Tỉ lệ mol: n(Cu(NO3)2) / 2 = n(CuO) / 2 => n(Cu(NO3)2) = n(CuO) = 0,2 mol.

Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = n(Cu(NO3)2) * M(Cu(NO3)2)
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = 0,2 mol * 188 gam/mol = 37,6 gam.

Chúng ta hãy kiểm tra lại dữ kiện về NO2.
Số mol NO2 thu được ở đkc là:
n(NO2) = Thể tích / 22,4 lít/mol
n(NO2) = 99,16 lít / 22,4 lít/mol ≈ 4,427 mol.

Theo phương trình: 2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2
Tỉ lệ mol giữa Cu(NO3)2 và NO2 là 2 : 4, tức là 1 : 2.
n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = n(NO2) / 2
n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = 4,427 mol / 2 ≈ 2,2135 mol.

Nếu n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) ≈ 2,2135 mol, thì khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy là:
Khối lượng = 2,2135 mol * 187,5 gam/mol ≈ 414,9 gam.
Kết quả này quá lớn so với khối lượng ban đầu là 47 gam, chứng tỏ có sự không khớp giữa các dữ kiện hoặc cách tính của cô.

Hãy xem lại đề bài. “Phân hủy 47 gam copper (II) nitrate Cu(NO3)2. Sau một thời gian thu được 16 gam copper (II) oxide CuO, 99,16 lít (đkc) nitrogen dioxide NO2 và N phân tử khí oxygen O2”.

Có vẻ như chúng ta đã đọc sai đề hoặc có lỗi trong đề bài. Nếu 47 gam Cu(NO3)2 phân hủy hoàn toàn, thì lượng sản phẩm thu được phải tương ứng.

Chúng ta hãy giả định rằng 16 gam CuO là sản phẩm thực tế thu được và tính toán dựa trên đó trước.

Quay lại với cách tính dựa trên CuO:
Với M(Cu) = 63.5, M(O) = 16 => M(CuO) = 79.5. M(Cu(NO3)2) = 187.5.
n(CuO) = 16 / 79.5 mol.
n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = n(CuO) = 16 / 79.5 mol.
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = (16 / 79.5) * 187.5 ≈ 37.736 gam.

Bây giờ, hãy kiểm tra xem lượng NO2 thu được có khớp với khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy này hay không.
Nếu n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = 16 / 79.5 mol, thì số mol NO2 tạo thành theo phương trình 2 Cu(NO3)2 → 4 NO2 là:
n(NO2) = 2 n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = 2 (16 / 79.5) = 32 / 79.5 mol.
Thể tích NO2 ở đkc sẽ là:
V(NO2) = n(NO2) 22,4 = (32 / 79.5) 22,4 ≈ 9,01 lít.

Dữ kiện 99,16 lít NO2 là quá lớn so với kết quả tính toán này. Điều này cho thấy có thể có sự nhầm lẫn trong đề bài hoặc dữ kiện.

Tuy nhiên, vì chúng ta cần phải giải bài tập này, cô sẽ tuân thủ theo từng câu hỏi và các dữ kiện được đưa ra, mặc dù có thể có mâu thuẫn. Chúng ta sẽ ưu tiên sử dụng dữ kiện nào để giải quyết câu hỏi đó một cách logic.

Để giải câu b, chúng ta tập trung vào dữ kiện khối lượng CuO thu được.
b. Tính khối lượng copper (II) nitrate đã phân hủy
Chúng ta đã tính được:
n(CuO) = 16 gam / 79,5 gam/mol (sử dụng M(CuO) = 79,5)
n(Cu(NO3)2 đã phân hủy) = n(CuO) = 16 / 79,5 mol
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = (16 / 79,5) mol * 187,5 gam/mol ≈ 37,736 gam.

Để làm tròn cho phù hợp với chương trình lớp 8, ta có thể làm tròn như sau:
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy ≈ 37,7 gam.

c. Tính phần trăm về khối lượng của copper (II) nitrate đã phân hủy biết đã dùng 47 gam copper (II) nitrate

Phần trăm về khối lượng của chất nào đó trong hỗn hợp được tính bằng công thức:
Phần trăm khối lượng = (Khối lượng chất đó / Khối lượng hỗn hợp) * 100%

Trong trường hợp này, chúng ta cần tính phần trăm khối lượng của Cu(NO3)2 đã phân hủy so với khối lượng Cu(NO3)2 ban đầu đã dùng.
Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy (tính ở câu b) ≈ 37,7 gam.
Khối lượng Cu(NO3)2 ban đầu đã dùng = 47 gam.

Phần trăm khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy = (Khối lượng Cu(NO3)2 đã phân hủy / Khối lượng Cu(NO3)2 ban đầu) * 100%
Phần trăm khối lượng = (37,7 gam / 47 gam) * 100%
Phần trăm khối lượng ≈ 0,8021 * 100% ≈ 80,21%.

Làm tròn:
Phần trăm khối lượng ≈ 80,2%.

Lưu ý quan trọng:
Như cô đã phân tích ở trên, dữ kiện về thể tích khí NO2 (99,16 lít) dường như không khớp với các dữ kiện khác. Nếu chúng ta tính toán dựa trên lượng NO2, kết quả sẽ khác hoàn toàn.
Nếu đề bài muốn chúng ta sử dụng cả 3 dữ kiện (khối lượng CuO, thể tích NO2 và khối lượng ban đầu) để tính toán, thì có thể có một lỗi trong đề bài.
Trong trường hợp này, cô đã giải quyết từng câu hỏi theo trình tự logic, sử dụng dữ kiện nào phù hợp nhất cho từng câu.
– Câu a: Dựa vào sản phẩm và quy tắc cân bằng phương trình.
– Câu b: Dựa vào khối lượng sản phẩm CuO thu được.
– Câu c: Dựa vào kết quả câu b và khối lượng ban đầu.

Các em hãy kiểm tra lại đề bài của mình một lần nữa để đảm bảo không có sai sót nhé. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, cứ hỏi cô nha! Chúc các em ôn tập tốt cho kỳ thi sắp tới!