Cách giải Bài tập Đồng (Cu) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) đặc nóng, axit nitric (HNO3) hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách giải Bài tập Đồng (Cu) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) đặc nóng, axit nitric (HNO3) hay, chi tiết

Với Cách giải Bài tập Đồng (Cu) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) đặc nóng, axit nitric (HNO3) hay, chi tiết Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Đồng (Cu) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) đặc nóng, axit nitric (HNO3) từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

I. Phương pháp

Cu tác dụng với các axit có tính oxi hoá mạnh (HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng)

Cu + 2H₂SO_{4 đặc} → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Cu + 4HNO_{3 đặc} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

3Cu + 8HNO_{3 loãng} → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Với bài toán Cu tác dụng với hỗn hợp H₂SO₄ và HNO₃ có phương trình:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O.

Lưu ý: Cu không tác dụng với axit HCl và H₂SO₄ loãng

Thường áp dụng phương pháp bảo toàn electron: ∑n_{e cho} = ∑n_{e nhận}

II. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Hòa tan 6,4 gam Cu bằng axit H₂SO₄ đặc, nóng (dư), sinh ra V lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở (đktc). Giá trị của V là:

Lời giải:

Giải thích:

Ta có: n_Cu = 0,1 mol

Áp dụng bảo toàn electron: 2n_Cu = 2n_SO2

→ n_SO2 = 0,1 mol

→ V_SO2 = 2,24 lít

Ví dụ 2: Cho m gam Cu phản ứng hết với dung dịch HNO₃ thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO₂ có tỉ khối đối với H₂ là 19. Giá trị của m là:

Lời giải:

Giải thích:

Đặt u, v là số mol NO và NO₂.

→ u + v = 0,4 mol

m_khí = 30u + 46v = 0,4. 2. 19

→ u = v = 0,2 mol

Bảo toàn electron: 2n_Cu = 3n_NO + n_NO2

→ n_Cu = 0,4 mol

→ m_Cu = 25,6 gam

Ví dụ 3: Cho 3,2 gam bột Cu tác dụng với 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO₃ 0,8M và H₂SO₄ 0,2M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của V là:

Lời giải:

Giải thích:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

Có n_H⁺ = 0,12 mol, n_Cu = 0,05 mol, n_NO3^- = 0,08 mol

Ta có: (n_H⁺)/8 < (n_Cu²⁺)/3 < (n_NO3^-)/1

Nên khí NO được tính theo H⁺ → n_NO = 0,03 mol → V = 0,672 lít

III. Bài tập vận dụng

Câu 1: Cho kim loại Cu tác dụng với HNO₃ đặc hiện tượng quan sát được là :

   A. Khí màu nâu bay lên, dung dịch chuyển màu xanh

   B. Khí không màu bay lên, dung dịch chuyển màu xanh

   C. Khí không màu bay lên, dung dịch có màu nâu

   D. Khí thoát ra không màu hoá nâu trong không khí, dung dịch chuyển sang màu xanh

Lời giải:

Chọn đáp án: A

Giải thích: Cu + 4HNO_{3 đặc} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Câu 2: Cho 6,4 gam Cu tan hoàn toàn trong 200ml dung dịch HNO₃ thì giải phóng một hỗn hợp khí gồm NO và NO₂ có tỉ khối với hidro là 19. Nồng độ mol/l của dung dịch HNO₃ là bao nhiêu?

   A. 1M

   B. 1,5M

   C. 1,25M

   D. 1,75M

Lời giải:

Chọn đáp án: B

Giải thích:

n_Cu = 0,1 mol , n_NO = a mol và n_NO2 = b mol

Bảo toàn electron: 3a + b = 0,1.2 mol

m_khí = 30a + 46b = 19. 2(a + b)

→ a = b = 0,05

n_HNO3 = 4a + 2b = 0,3

→ C_M = 1,5M

Câu 3: Cho 1 lượng bột Cu dư vào 200ml hỗn hợp HNO₃ 1M và H₂SO₄ 0,5M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X và sản phẩm khử duy nhất là NO. Cô cạn dung dịch C, khối lượng muối khan thu được là:

   A. 28,2 gam

   B. 24 gam

   C. 52,2 gam

   D. 25,4 gam

Lời giải:

Chọn đáp án: D

Giải thích:

Vì chỉ sinh ra khí NO nên ta có:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O.

            0,4         0,1         0,15

Nên sau khi cô cạn dung dịch X ta có: 0,15 mol Cu²⁺; 0,1 mol NO₃^-; 0,1 mol SO₄^2-

→ m_{muối khan} = 25,4 gam

Câu 4: Cho m gam Cu phản ứng hết với dung dịch HNO₃ thu được hỗn hợp 8,96 lít khí (đktc) NO và NO₂ có khối lượng là 15,2 gam. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là:

   A. 75,2 gam

   B. 47 gam

   C. 37,6 gam

   D. 97,2 gam

Lời giải:

Chọn đáp án: A

Giải thích:

n_khí = n_NO + n_NO2 = 0,4 mol

m_khí = 30n_NO + 46n_NO2 = 15,2 gam

→ n_NO = n_NO2 = 0,2 mol

Bảo toàn electron: 2n_Cu = 3n_NO + n_NO2 = 0,4 mol

→ n_Cu(NO3)2 = 0,4 mol

→ m_Cu(NO3)2 = 75,2 gam

Câu 5: Cho 7,68 gam Cu vào 200 ml dung dịch gồm HNO₃ 0,6M và H₂SO₄ 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn (sản phẩm khử duy nhất là NO), cô cạn cẩn thận toàn bộ dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là

   A. 20,16 gam.

   B. 22,56 gam.

   C. 19,76 gam.

   D. 19,20 gam.

Lời giải:

Chọn đáp án: C

Giải thích:

n_Cu = 0,12 mol

n_H⁺ = 0,32 mol ; n_NO3^- = 0,12 mol ; n_SO4^2- = 0,1 mol

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

0,12   0,32   0,12

0,12   0,32   0,08   0,12

0        0         0,04

m_muối = m_Cu²⁺ + m_SO4^2- + m_{NO3^- dư} = 19,76 gam

Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 19,2 gam Cu bằng dung dịch HNO₃ loãng. Tất cả lượng khí NO thu được đem oxi hoá thành NO₂ rồi sục vào nước có dòng oxi để chuyển thành HNO₃. Thể tích khí oxi (đktc) đã tham gia vào các quá trình trên là:

   A. 3,36 lít

   B. 2,24 lít

   C. 6,67 lít

   D. 4,48 lít

Lời giải:

Chọn đáp án: A

Giải thích:

Bảo toàn electron cho tất cả các quá trình:

2n_Cu = 4n_O2 → n_O2 = 0,15 mol

→ V = 3,36 lít

Câu 7: Cho 6,4 gam Cu tác dụng với 120 ml dung dịch X gồm HNO₃ 1M và H₂SO₄ 0,5M, thu được V lít khí NO ( là sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của V là:

   A. 1,344.

   B. 0,896.

   C. 14,933.

   D. 0,672.

Lời giải:

Chọn đáp án: A

Giải thích:

nCu = 0,1 mol;

∑n_H⁺ = 0,24 mol; n_NO3^- = 0,12 mol.

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O.

→ H⁺ hết → n_NO = 0,06 mol → V = 1,344 lít

Câu 8: Thực hiện hai thí nghiệm:

1) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO₃ 1M thoát ra V1 lít NO.

2) Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO₃ 1M và H₂SO₄ 0,5 M thoát ra V2 lít NO.

Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện. Quan hệ giữa V1 và V2 là

   A. V2 = V1

   B. V2 = 2V1.

   C. V2 = 2,5V1

   D. V2 = 1,5V1.

Lời giải:

Chọn đáp án: B

Giải thích:

Có nCu = 0,06 mol.

PTHH: 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O.

- Thí nghiệm 1: n_H⁺ = n_NO3^- = 0,08 mol. Để ý rằng Cu dư → n_NO = n_H⁺: 4 = 0,02 mol.

- Thí nghiệm 2: n_H⁺ = 0,16 mol; n_NO3^- = 0,08 mol. Để ý rằng NO₃^- dư → n_NO = 0,04 mol.

Tỷ lệ V1 :V2 = 1:2 mol.