Cu + H2SO4 Đặc: Phản Ứng và Ứng Dụng

Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit sulfuric đặc (H2SO4 đặc) là một phản ứng quan trọng trong hóa học, đặc biệt là hóa vô cơ. Phản ứng này thể hiện tính oxi hóa mạnh của H2SO4 đặc và khả năng khử của Cu.

Phương Trình Phản Ứng Cu + H2SO4 Đặc, Nóng

Phương trình hóa học tổng quát của phản ứng như sau:

Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Điều kiện phản ứng:

• Axit sulfuric phải ở trạng thái đặc và thường cần đun nóng để phản ứng xảy ra nhanh hơn.

Chi Tiết Phản Ứng Cu Tác Dụng H2SO4 Đặc

Cân Bằng Phản Ứng

Phản ứng này là một phản ứng oxi hóa khử. Để cân bằng, ta xác định số oxi hóa của các nguyên tố:

• Cu: từ 0 lên +2 (bị oxi hóa)
• S trong H2SO4: từ +6 xuống +4 (bị khử)

Sau đó, ta viết quá trình cho và nhận electron:

• Cu⁰ → Cu⁺² + 2e
• S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

Nhân hệ số để số electron cho bằng số electron nhận, rồi cộng hai nửa phản ứng lại để có phương trình cân bằng.

Hiện Tượng Phản Ứng

Khi cho Cu tác dụng với H2SO4 đặc, nóng, ta quan sát được các hiện tượng sau:

1. Đồng (Cu) tan dần.
2. Dung dịch chuyển sang màu xanh lam do sự tạo thành CuSO4.
3. Có khí sulfur dioxide (SO2) không màu, mùi hắc thoát ra. Khí này độc và gây ô nhiễm môi trường.

Ứng Dụng và Lưu Ý Khi Thực Hiện Phản Ứng

Ứng Dụng

Phản ứng này có một số ứng dụng trong phòng thí nghiệm và công nghiệp:

• Điều chế CuSO4.
• Nghiên cứu tính chất oxi hóa của H2SO4 đặc.
• Khắc kim loại (etched metal) trong kỹ thuật.

Lưu Ý

• SO2 là khí độc, cần thực hiện phản ứng trong tủ hút hoặc nơi thoáng khí.
• H2SO4 đặc có tính ăn mòn mạnh, cần sử dụng bảo hộ khi làm thí nghiệm.
• Phản ứng tỏa nhiệt, nên cần kiểm soát nhiệt độ để tránh nguy hiểm.

Tính Chất Hóa Học Của Đồng và Axit Sunfuric Đặc

Tính Chất Của Đồng (Cu)

• Tác dụng với phi kim: Đồng tác dụng với oxi khi đun nóng tạo thành CuO. Với clo tạo thành CuCl2.

  2Cu + O2 → 2CuO (đen)
  Cu + Cl2 → CuCl2 (vàng)

• Tác dụng với axit: Đồng không tác dụng với HCl và H2SO4 loãng. Tuy nhiên, nó phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc.

  Cu + 2H2SO4 (đặc) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
  Cu + 4HNO3 (đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
  3Cu + 8HNO3 (loãng) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

• Tác dụng với dung dịch muối: Đồng có thể khử ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa.

  Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

Tính Chất Của H2SO4 Đặc

• Tính oxi hóa mạnh: H2SO4 đặc có thể oxi hóa nhiều kim loại (trừ Au, Pt) và phi kim.

  2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
  C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O

• Tính háo nước: H2SO4 đặc có khả năng hấp thụ nước mạnh, làm khô nhiều chất và gây ra hiện tượng than hóa.

  C12H22O11 (đường) → 12C + 11H2O
  C + 2H2SO4 (đặc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O

Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng Cu + H2SO4 Đặc

Câu 1: Cho 6.4 gam Cu tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư. Thể tích khí SO2 thu được ở đktc là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

• nCu = 6.4/64 = 0.1 mol
• Theo phương trình phản ứng: nSO2 = nCu = 0.1 mol
• VSO2 = 0.1 * 22.4 = 2.24 lít

Câu 2: Cho hỗn hợp Cu và Fe tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư thu được khí SO2. Cho biết Fe có tạo muối Fe(II) không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Fe sẽ bị oxi hóa lên Fe(III) bởi H2SO4 đặc, nóng dư. Phản ứng xảy ra như sau:

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Câu 3: Để phân biệt dung dịch H2SO4 loãng và H2SO4 đặc, có thể dùng chất nào sau đây?

A. NaCl

B. Cu

C. BaCl2

D. NaOH

Hướng dẫn giải:

Chọn B. Cu không phản ứng với H2SO4 loãng, nhưng phản ứng với H2SO4 đặc tạo SO2.

Kết Luận

Phản ứng giữa Cu và H2SO4 đặc là một ví dụ điển hình về phản ứng oxi hóa khử, thể hiện tính chất hóa học quan trọng của cả hai chất. Việc nắm vững cơ chế và ứng dụng của phản ứng này giúp ích cho việc học tập và nghiên cứu hóa học.