Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit sulfuric loãng (H2SO4) là một chủ đề quan trọng trong hóa học vô cơ. Tuy nhiên, khác với nhiều kim loại khác, đồng không phản ứng trực tiếp với H2SO4 loãng trong điều kiện thường. Bài viết này sẽ giải thích lý do, cung cấp thông tin chi tiết và các bài tập liên quan đến phản ứng của Cu + H2so4 Loãng Dư.
Đồng là một kim loại đứng sau hydro trong dãy điện hóa, do đó nó không thể khử ion H+ từ axit loãng để tạo thành khí hydro (H2).
Tại sao Cu không phản ứng với H2SO4 loãng?
Để một kim loại phản ứng với axit loãng, nó cần có khả năng nhường electron cho ion H+ trong dung dịch axit. Điều này có nghĩa là kim loại đó phải có thế điện cực chuẩn âm hơn so với hydro (E°(H+/H2) = 0.00 V).
Thế điện cực chuẩn của cặp Cu2+/Cu là E°(Cu2+/Cu) = +0.34 V. Vì thế điện cực của đồng dương hơn hydro, đồng không thể khử H+ thành H2.
Phản ứng của Cu với H2SO4 đặc, nóng
Mặc dù không phản ứng với H2SO4 loãng, đồng lại phản ứng với H2SO4 đặc, nóng. Trong trường hợp này, H2SO4 đóng vai trò là chất oxi hóa mạnh hơn, oxi hóa đồng thành ion Cu2+ và bị khử thành SO2.
Phương trình phản ứng:
Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Trong phản ứng này, lưu ý rằng nhiệt độ cao và nồng độ axit sulfuric đặc là yếu tố then chốt.
Bài tập vận dụng về Cu và H2SO4
Để hiểu rõ hơn về tính chất của đồng và phản ứng của nó với axit sulfuric, chúng ta hãy xem xét một số bài tập:
Bài tập 1:
Cho 10 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư. Sau phản ứng thu được 2,24 lít khí H2 (đktc), dung dịch X và m gam chất rắn không tan. Tính giá trị của m.
A. 3,4g
B. 4,4g
C. 5,6g
D. 6,4g
Giải:
Vì Cu không phản ứng với H2SO4 loãng, chỉ có Fe phản ứng:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Số mol H2 thu được là: n(H2) = 2,24 / 22,4 = 0,1 mol
Theo phương trình, n(Fe) = n(H2) = 0,1 mol
Khối lượng Fe phản ứng là: m(Fe) = 0,1 * 56 = 5,6 gam
Khối lượng Cu không tan là: m(Cu) = m(hỗn hợp) – m(Fe) = 10 – 5,6 = 4,4 gam
Vậy đáp án đúng là B. 4,4g
Bài tập 2:
Cho 6.4 gam Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư. Tính thể tích khí SO2 (đktc) thu được.
Giải:
Số mol Cu phản ứng: n(Cu) = 6.4 / 64 = 0.1 mol
Theo phương trình phản ứng:
Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
n(SO2) = n(Cu) = 0.1 mol
Thể tích SO2 thu được (đktc): V(SO2) = 0.1 * 22.4 = 2.24 lít
Lưu ý quan trọng
Khi làm các bài tập liên quan đến cu + h2so4 loãng dư, cần nhớ rõ:
- Đồng không phản ứng với H2SO4 loãng.
- Chỉ có các kim loại đứng trước hydro trong dãy điện hóa mới phản ứng với H2SO4 loãng để giải phóng H2.
- Đồng phản ứng với H2SO4 đặc, nóng tạo ra SO2.
- Khi hỗn hợp kim loại phản ứng, xác định kim loại nào phản ứng và kim loại nào không để giải bài toán.
Bằng cách nắm vững kiến thức lý thuyết và luyện tập các bài tập, bạn sẽ dễ dàng giải quyết các bài toán liên quan đến phản ứng của đồng với axit sulfuric.
Thí nghiệm phản ứng của kim loại với axit H2SO4
Phản ứng của kim loại với axit sulfuric không chỉ là một phần của chương trình hóa học phổ thông mà còn có nhiều ứng dụng thực tế trong công nghiệp và đời sống. Việc hiểu rõ bản chất của phản ứng cu + h2so4 loãng dư giúp chúng ta áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
