Xin chào các em học sinh yêu quý!

Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập hóa học rất cơ bản nhưng lại vô cùng quan trọng, giúp các em củng cố kiến thức về phản ứng của bazơ với axit. Đề bài của chúng ta là:

Cu(OH)₂ + HNO₃ → …… + ……..

Hãy cùng cô đi qua từng bước một nhé!

Lời giải chi tiết

Bước 1: Xác định loại phản ứng

Trước hết, chúng ta cần nhận diện các chất tham gia phản ứng:

• Cu(OH)₂: Đây là một bazơ không tan (hiđroxit của kim loại đồng), có màu xanh lam đặc trưng.
• HNO₃: Đây là một axit mạnh (axit nitric).

Khi một bazơ phản ứng với một axit, đây chính là phản ứng trung hòa.

Giải thích: Theo kiến thức đã học ở Chương trình Hóa học lớp 9, phản ứng giữa axit và bazơ là phản ứng trung hòa, tạo ra sản phẩm là muối và nước. Đây là một trong những tính chất hóa học cơ bản và quan trọng của cả axit và bazơ.

Bước 2: Dự đoán sản phẩm của phản ứng

Dựa vào loại phản ứng (trung hòa), chúng ta biết sản phẩm sẽ là muối và nước.

• Tạo muối:
  • Gốc kim loại từ bazơ: Đồng (Cu) trong Cu(OH)₂ có hóa trị II (ion Cu²⁺).
  • Gốc axit từ axit: Gốc nitrat (NO₃) trong HNO₃ có hóa trị I (ion NO₃^–).
  • Để tạo thành muối trung hòa về điện, chúng ta cần 1 ion Cu²⁺ và 2 ion NO₃^–. Vậy công thức hóa học của muối là Cu(NO₃)₂ (Đồng(II) nitrat).
• Tạo nước: Ion H⁺ của axit kết hợp với ion OH^– của bazơ để tạo thành nước (H₂O).

Giải thích: Phản ứng trung hòa bản chất là sự kết hợp của ion H⁺ (từ axit) và ion OH^– (từ bazơ) để tạo thành phân tử nước (H₂O). Phần còn lại (gốc kim loại và gốc axit) sẽ kết hợp với nhau để tạo thành muối. Luôn nhớ quy tắc hóa trị để viết đúng công thức muối nhé!

Bước 3: Viết phương trình hóa học sơ bộ

Từ các sản phẩm đã dự đoán ở Bước 2, chúng ta có phương trình hóa học ban đầu:

Cu(OH)₂ + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

Bước 4: Cân bằng phương trình hóa học

Để phương trình hóa học tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng (số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế phản ứng phải bằng nhau), chúng ta cần cân bằng nó.

Chúng ta sẽ cân bằng lần lượt các nguyên tố:

1. Cân bằng nhóm nguyên tử (gốc axit/bazơ) trước:
   • Nhóm NO₃:
     • Ở vế phải (sản phẩm), có \(2\) gốc NO₃ (trong Cu(NO₃)₂).
     • Ở vế trái (chất phản ứng), có \(1\) gốc NO₃ (trong HNO₃).
     • Để cân bằng, chúng ta đặt hệ số \(2\) trước phân tử HNO₃ ở vế trái.

   Phương trình tạm thời:

   Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2. Cân bằng nguyên tố Kim loại (Cu):
   • Cu: Vế trái có \(1\) nguyên tử Cu, vế phải có \(1\) nguyên tử Cu. → Đã cân bằng.
3. Cân bằng nguyên tố Hidro (H):
   • Vế trái: có \(2\) nguyên tử H (trong Cu(OH)₂) + \(2 \times 1\) nguyên tử H (trong 2HNO₃) = \(4\) nguyên tử H.
   • Vế phải: hiện đang có \(2\) nguyên tử H (trong H₂O).
   • Để cân bằng, chúng ta đặt hệ số \(2\) trước phân tử H₂O ở vế phải.

Phương trình tạm thời:

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

4. Kiểm tra lại nguyên tố Oxi (O): (Thường kiểm tra oxi cuối cùng, nếu các nguyên tố khác đã cân bằng đúng thì oxi sẽ tự động cân bằng).
   • Vế trái: có \(2\) nguyên tử O (trong Cu(OH)₂) + \(2 \times 3\) nguyên tử O (trong 2HNO₃) = \(2 + 6 = 8\) nguyên tử O.
   • Vế phải: có \(2 \times 3\) nguyên tử O (trong Cu(NO₃)₂) + \(2 \times 1\) nguyên tử O (trong 2H₂O) = \(6 + 2 = 8\) nguyên tử O.
   • → Số nguyên tử Oxi ở hai vế đã bằng nhau.

Giải thích: Nguyên tắc cân bằng phương trình hóa học dựa trên định luật bảo toàn khối lượng, tức là tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sản phẩm. Điều này cũng có nghĩa là số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố phải không đổi trước và sau phản ứng. Việc cân bằng nhóm nguyên tử trước sẽ giúp quá trình cân bằng nhanh và ít sai sót hơn.

Bước 5: Viết phương trình hóa học hoàn chỉnh

Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng hoàn chỉnh là:

Cu(OH)₂ + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O

Bước 6: Giải thích hiện tượng (mở rộng thêm cho các em hiểu rõ bản chất)

Ban đầu, chúng ta có Cu(OH)₂ là chất rắn màu xanh lam. HNO₃ là dung dịch trong suốt không màu.

Khi cho axit nitric vào Cu(OH)₂, các em sẽ quan sát thấy chất rắn màu xanh lam của Cu(OH)₂ tan dần. Dung dịch sau phản ứng sẽ chuyển sang màu xanh lam đặc trưng của muối đồng(II) nitrat (Cu(NO₃)₂).

Chúc các em học tốt môn Hóa học!