Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, thầy trò chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất cơ bản nhưng lại vô cùng quan trọng trong chương trình Hóa học 11, đó là phản ứng của Đồng với Axit nitric loãng. Phản ứng này không chỉ giúp chúng ta ôn lại kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử mà còn rèn luyện kỹ năng viết phương trình ion thu gọn nữa đấy.

Đề bài của chúng ta là: Viết phương trình phản ứng phân tử (ptpt) và phương trình ion thu gọn (pt ion thu gọn) của phản ứng giữa Đồng (Cu) và Axit nitric loãng (HNO₃ loãng).

Chúng ta cùng bắt đầu nhé!

Bước 1: Xác định chất phản ứng và sản phẩm tạo thành

* Chất phản ứng:
* Đồng (Cu): là kim loại kém hoạt động, đứng sau Hidro trong dãy hoạt động hóa học. Tuy nhiên, nó lại có khả năng phản ứng với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc nóng. Trong phản ứng này, Cu sẽ đóng vai trò là chất khử.
* Axit nitric loãng (HNO₃ loãng): là một axit mạnh và có tính oxi hóa mạnh do nguyên tố Nitơ (N) trong gốc NO₃^– đang ở số oxi hóa cao nhất là \({\rm{+5}}\). Trong phản ứng này, HNO₃ loãng sẽ đóng vai trò là chất oxi hóa.
* Sản phẩm tạo thành:
* Khi kim loại phản ứng với axit nitric, sản phẩm muối nitrat sẽ được hình thành. Cu sẽ bị oxi hóa lên số oxi hóa \({\rm{+2}}\), tạo thành muối Đồng (II) nitrat (Cu(NO₃)₂).
* Vì HNO₃ là axit loãng, sản phẩm khử của Nitơ \({\rm{+5}}\) thường là khí Nitơ monoxit (NO), không màu, hóa nâu trong không khí.
* Sản phẩm phụ luôn có là nước (H₂O).

Vậy, sơ đồ phản ứng ban đầu của chúng ta là:

\[{\rm{Cu + HNO_3 \ (lo\~ang) \to Cu(NO_3)_2 + NO + H_2O}}\]

Bước 2: Cân bằng phương trình phản ứng phân tử (ptpt) bằng phương pháp thăng bằng electron

Đây là bước quan trọng nhất, chúng ta cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi và cân bằng electron.

1. Xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi:
* Đồng: \({\rm{Cu}^0 \to {\rm{Cu}}^{+2}}\) (tăng 2 đơn vị)
* Nitơ: \({\rm{N}^{+5} \to {\rm{N}^{+2}}}\) (giảm 3 đơn vị)

2. Viết các quá trình oxi hóa và quá trình khử:
* Quá trình oxi hóa (Cu nhường electron): \({\rm{Cu}^0 \to {\rm{Cu}}^{+2} + 2{\rm{e}}}\)
* Quá trình khử (N nhận electron): \({\rm{N}^{+5} + 3{\rm{e}} \to {\rm{N}^{+2}}}\)

3. Tìm bội số chung nhỏ nhất của số electron nhường và nhận, sau đó nhân với hệ số thích hợp:
* Bội số chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6.
* Nhân quá trình oxi hóa với 3: \({\rm{3 \times (Cu}^0 \to {\rm{Cu}}^{+2} + 2{\rm{e}})}\)
* Nhân quá trình khử với 2: \({\rm{2 \times (N}^{+5} + 3{\rm{e}} \to {\rm{N}^{+2}})}\)

4. Cộng các quá trình và đưa hệ số vào phương trình:
* \[{\begin{array}{l} {{\rm{3Cu}^0 \to {\rm{3Cu}}^{+2} + 6{\rm{e}}}}\\ {{\rm{2N}^{+5} + 6{\rm{e}} \to {\rm{2N}^{+2}}}} \end{array}}\]
* Từ đây, chúng ta sẽ có các hệ số ban đầu: 3 cho Cu, 2 cho N trong NO.

\[{\rm{3Cu + HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + H_2O}}\]

5. Cân bằng các nguyên tố còn lại:
* Nguyên tố Nitơ (N):
* Ở vế phải, số nguyên tử N là: \({\rm{3 \times 2 \ (trong \ 3Cu(NO_3)_2) + 2 \ (trong \ 2NO) = 6 + 2 = 8}}\) nguyên tử N.
* Vậy, ở vế trái, cần 8 phân tử HNO₃.
* Nguyên tố Hidro (H):
* Ở vế trái, có 8 nguyên tử H (trong 8HNO₃).
* Vậy, ở vế phải, cần 4 phân tử H₂O để có 8 nguyên tử H.

6. Kiểm tra lại nguyên tố Oxi (O) để đảm bảo phương trình đã cân bằng đúng:
* Số nguyên tử O ở vế trái: \({\rm{8 \ (trong \ 8HNO_3) \times 3 = 24}}\)
* Số nguyên tử O ở vế phải: \({\rm{3 \ (trong \ 3Cu(NO_3)_2) \times 2 \times 3 + 2 \ (trong \ 2NO) \times 1 + 4 \ (trong \ 4H_2O) \times 1 = 18 + 2 + 4 = 24}}\)
* Số nguyên tử O ở hai vế đã bằng nhau, vậy phương trình đã cân bằng chính xác!

Phương trình phản ứng phân tử (ptpt) hoàn chỉnh là:

\[{\rm{3Cu + 8HNO_3 \to 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O}}\]

Bước 3: Viết phương trình ion thu gọn

Để viết phương trình ion thu gọn, chúng ta cần thực hiện các bước sau:

1. Viết phương trình ion đầy đủ:
* Phân ly các chất điện li mạnh thành ion (axit mạnh, bazơ mạnh, muối tan).
* Giữ nguyên các chất rắn, khí, chất điện li yếu (như nước).
* Các chất điện li mạnh trong phản ứng này là HNO₃ và Cu(NO₃)₂.

\[{\rm{3Cu}\,(s) + 8{\rm{H}}^+\,(aq) + 8{\rm{NO_3}}^- \,(aq) \to 3{\rm{Cu}}^{2+}\,(aq) + 6{\rm{NO_3}}^- \,(aq) + 2{\rm{NO}}\,(g) + 4{\rm{H_2O}}\,(l)}\]
(Chú thích: (s) – rắn, (aq) – dung dịch, (g) – khí, (l) – lỏng)

2. Rút gọn các ion không tham gia phản ứng (ion “khán giả”):
* Ion \({\rm{NO_3}}^- \) xuất hiện ở cả hai vế của phương trình với số lượng khác nhau. Chúng ta sẽ triệt tiêu phần chung.
* Ở vế trái có \({\rm{8NO_3}}^- \), ở vế phải có \({\rm{6NO_3}}^- \).
* Khi triệt tiêu, ta sẽ còn lại \({\rm{2NO_3}}^- \) ở vế trái.

Phương trình ion thu gọn cuối cùng là:

\[{\rm{3Cu}\,(s) + 8{\rm{H}}^+\,(aq) + 2{\rm{NO_3}}^- \,(aq) \to 3{\rm{Cu}}^{2+}\,(aq) + 2{\rm{NO}}\,(g) + 4{\rm{H_2O}}\,(l)}\]

Phương trình ion thu gọn này cho chúng ta thấy bản chất của phản ứng là giữa kim loại Đồng, ion Hidro và ion Nitrat để tạo thành ion Đồng(II), khí Nitơ monoxit và nước.

Thầy hy vọng qua bài giảng chi tiết này, các em đã nắm rõ cách viết và cân bằng phương trình phản ứng giữa Cu và HNO₃ loãng, cũng như cách chuyển đổi sang phương trình ion thu gọn. Hãy nhớ luyện tập thường xuyên để thành thạo các dạng bài tập này nhé! Hẹn gặp lại các em trong các bài học tiếp theo.