Phản ứng giữa đồng (Cu) và bạc nitrat (AgNO3) là một trong những phản ứng hóa học quan trọng, thể hiện tính chất khử của đồng và tính oxi hóa của ion bạc. Phản ứng này không chỉ có ý nghĩa trong học tập mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống và công nghiệp.
Phản Ứng Cu + AgNO3
Phương trình hóa học của phản ứng như sau:
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
Đây là phản ứng oxi hóa khử, trong đó đồng (Cu) bị oxi hóa và bạc (Ag+) bị khử.
1. Cách Tiến Hành Thí Nghiệm
Để thực hiện phản ứng này, ta có thể làm như sau:
- Chuẩn bị một đoạn dây đồng (Cu) và dung dịch bạc nitrat (AgNO3).
- Nhúng dây đồng vào dung dịch bạc nitrat.
2. Hiện Tượng Quan Sát Được
Hiện tượng quan sát được khi cho Cu Tác Dụng Với Agno3:
- Dây đồng tan dần trong dung dịch.
- Xuất hiện lớp kim loại màu trắng sáng (bạc Ag) bám trên bề mặt dây đồng.
- Dung dịch từ không màu chuyển sang màu xanh lam, do sự hình thành của ion Cu2+.
3. Giải Thích Phản Ứng
Đồng (Cu) có tính khử mạnh hơn bạc (Ag), nên nó sẽ nhường electron cho ion bạc (Ag+) trong dung dịch AgNO3. Quá trình này tạo ra ion đồng (Cu2+) tan vào dung dịch và kim loại bạc (Ag) bám trên bề mặt đồng.
4. Bản Chất Phản Ứng
Phản ứng Cu + AgNO3 là một phản ứng thế, đồng thời cũng là phản ứng oxi hóa – khử. Trong đó:
- Đồng (Cu) đóng vai trò là chất khử, bị oxi hóa thành ion Cu2+.
- Ion bạc (Ag+) đóng vai trò là chất oxi hóa, bị khử thành kim loại Ag.
Tính Chất Hóa Học Của Đồng (Cu)
Vị Trí Trong Bảng Tuần Hoàn và Cấu Hình Electron
- Đồng (Cu) nằm ở ô số 29, thuộc nhóm IB, chu kỳ 4 của bảng tuần hoàn.
- Cấu hình electron của đồng là [Ar]3d¹⁰4s¹. Đồng có cấu hình electron đặc biệt, với lớp d đã bão hòa, tạo nên tính chất hóa học đặc trưng.
- Trong các hợp chất, đồng thường có số oxi hóa +1 hoặc +2.
Tính Chất Vật Lý
- Đồng là kim loại có màu đỏ đặc trưng.
- Có khối lượng riêng lớn (8,98 g/cm³).
- Nhiệt độ nóng chảy cao (1083°C).
- Đồng có tính dẻo, dễ kéo sợi và dát mỏng.
- Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chỉ kém bạc trong các kim loại.
Tính Chất Hóa Học
Đồng là kim loại có tính khử yếu.
a. Tác dụng với phi kim
- Ở nhiệt độ thường, đồng có thể tác dụng chậm với clo (Cl₂) và brom (Br₂).
- Khi đun nóng, đồng tác dụng với oxi (O₂) và lưu huỳnh (S).
Ví dụ:
2Cu + O₂ → 2CuO (Đồng(II) oxit)
Lưu ý: Đồng không tác dụng với hydro (H₂), nitơ (N₂) và carbon (C).
b. Tác dụng với axit
- Đồng không tác dụng với axit HCl và H₂SO₄ loãng vì không khử được ion H+ trong dung dịch.
- Đồng tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, nóng và HNO₃.
Ví dụ:
Cu + 2H₂SO₄ (đặc) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
Cu + 4HNO₃ (đặc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
Bài Tập Vận Dụng
Câu 1: Cho một lá đồng vào dung dịch AgNO3, sau một thời gian lấy lá đồng ra thấy khối lượng dung dịch giảm 1,52 gam. Tính khối lượng bạc đã bám vào lá đồng.
Hướng dẫn giải
Giả sử số mol Cu phản ứng là x mol
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
x 2x
Khối lượng dung dịch giảm = mAg – mCu = 216x – 64x = 1,52
=> x = 0,01 mol
=> mAg = 216.0,01 = 2,16 gam
Câu 2: Nhúng một thanh đồng vào 200 ml dung dịch AgNO3 0,1M. Sau phản ứng, khối lượng Ag thu được là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
nAgNO3 = 0,2 * 0,1 = 0,02 mol
Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag
0,01 ← 0,02 → 0,02
mAg = 0,02 * 108 = 2,16 gam
Câu 3: Ngâm một lá kẽm trong 50ml dung dịch AgNO3 0,2M. Sau khi phản ứng kết thúc, lấy lá kẽm ra khỏi dung dịch, rửa nhẹ, làm khô. Tính độ biến đổi khối lượng của lá kẽm.
Hướng dẫn giải
nAgNO3 = 0,05 * 0,2 = 0,01 mol
Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag
0,005 ← 0,01 → 0,01
mZn = 0,005 * 65 = 0,325 gam
mAg = 0,01 * 108 = 1,08 gam
Độ biến đổi khối lượng của lá kẽm: 1,08 – 0,325 = 0,755 gam
Ứng Dụng Của Phản Ứng Cu + AgNO3
- Trong phòng thí nghiệm: Phản ứng này được sử dụng để nhận biết ion Cu2+ trong dung dịch, dựa vào màu xanh lam đặc trưng của dung dịch muối đồng.
- Trong công nghiệp: Phản ứng được ứng dụng trong quá trình mạ bạc, tạo lớp bảo vệ hoặc trang trí trên bề mặt kim loại.
- Trong giáo dục: Phản ứng là một thí nghiệm trực quan, giúp học sinh hiểu rõ hơn về phản ứng oxi hóa – khử và tính chất của kim loại.
Phản ứng giữa đồng và bạc nitrat là một ví dụ điển hình về phản ứng oxi hóa khử, có nhiều ứng dụng trong thực tế và đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và giảng dạy hóa học. Việc nắm vững kiến thức về phản ứng này giúp học sinh và những người quan tâm có thể hiểu sâu hơn về các quá trình hóa học xảy ra xung quanh chúng ta.
