Phản ứng hóa học giữa đồng(II) oxit (CuO) và axit sunfuric (H2SO4) là một phản ứng quan trọng trong hóa học vô cơ. Dưới đây là thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình, điều kiện, cách thực hiện và các ví dụ minh họa.
Phương trình hóa học: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Đây là một phản ứng trao đổi, trong đó đồng(II) oxit (CuO) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) tạo thành đồng(II) sunfat (CuSO4) và nước (H2O).
Điều kiện phản ứng:
- Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng.
- Không cần điều kiện đặc biệt.
Cách thực hiện phản ứng:
- Cho một lượng nhỏ bột CuO vào ống nghiệm.
- Nhỏ từ từ dung dịch axit sunfuric (H2SO4) vào ống nghiệm.
Hiện tượng nhận biết phản ứng:
- Bột CuO tan dần trong dung dịch.
- Dung dịch từ không màu chuyển sang màu xanh lam đặc trưng của ion Cu2+.
Phản ứng CuO và H2SO4 tạo ra CuSO4 có màu xanh lam đặc trưng, dễ dàng quan sát được bằng mắt thường.
Giải thích:
Axit sunfuric (H2SO4) là một axit mạnh, có khả năng hòa tan các oxit kim loại, bao gồm CuO. Phản ứng xảy ra do sự tương tác giữa ion H+ từ axit và ion O2- từ oxit, tạo thành nước và muối sunfat tương ứng.
Ứng dụng của phản ứng CuO tác dụng với H2SO4
Phản ứng này có nhiều ứng dụng trong thực tế và trong phòng thí nghiệm:
- Điều chế muối đồng(II) sunfat (CuSO4): CuSO4 là một hợp chất quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp (thuốc trừ nấm), công nghiệp (mạ điện), và y học (dung dịch sát trùng).
- Phân tích định tính: Phản ứng này được sử dụng để nhận biết sự có mặt của CuO trong một mẫu chất.
- Thí nghiệm giáo dục: Đây là một thí nghiệm đơn giản và trực quan, thường được sử dụng trong các bài học về phản ứng hóa học và tính chất của oxit kim loại.
Bài tập ví dụ về phản ứng CuO tác dụng với H2SO4
Để hiểu rõ hơn về phản ứng này, hãy cùng xem xét một số ví dụ minh họa:
Ví dụ 1:
Hòa tan hoàn toàn 8 gam CuO vào 200 ml dung dịch H2SO4 1M. Tính khối lượng muối CuSO4 thu được sau phản ứng.
Giải:
- Số mol CuO: n(CuO) = 8/80 = 0.1 mol
- Số mol H2SO4: n(H2SO4) = 0.2 * 1 = 0.2 mol
- Phương trình phản ứng: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
- Vì n(H2SO4) > n(CuO) nên H2SO4 dư, CuO phản ứng hết.
- Số mol CuSO4 tạo thành: n(CuSO4) = n(CuO) = 0.1 mol
- Khối lượng CuSO4 thu được: m(CuSO4) = 0.1 * 160 = 16 gam
Bài tập tính toán khối lượng sản phẩm CuSO4 tạo thành từ phản ứng giữa CuO và dung dịch H2SO4.
Ví dụ 2:
Cho 10 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 tác dụng vừa đủ với 150 ml dung dịch H2SO4 1.5M. Tính phần trăm khối lượng của CuO trong hỗn hợp ban đầu.
Giải:
- Gọi x là số mol CuO và y là số mol Fe2O3 trong hỗn hợp.
- Ta có hệ phương trình:
- 80x + 160y = 10 (khối lượng hỗn hợp)
- x + 3y = 0.15 * 1.5 = 0.225 (số mol H2SO4 phản ứng)
- Giải hệ phương trình, ta được: x = 0.075 mol và y = 0.05 mol
- Khối lượng CuO trong hỗn hợp: m(CuO) = 0.075 * 80 = 6 gam
- Phần trăm khối lượng CuO trong hỗn hợp: %CuO = (6/10) * 100% = 60%
Ví dụ 3:
Cho m gam CuO tác dụng với dung dịch chứa 0.2 mol H2SO4. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch chứa 24 gam muối. Tính giá trị của m.
Giải:
- Muối thu được là CuSO4.
- Số mol CuSO4: n(CuSO4) = 24/160 = 0.15 mol
- Phương trình phản ứng: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
- Vì n(CuSO4) < n(H2SO4) nên H2SO4 dư, CuO phản ứng hết.
- Số mol CuO phản ứng: n(CuO) = n(CuSO4) = 0.15 mol
- Khối lượng CuO ban đầu: m(CuO) = 0.15 * 80 = 12 gam
Bài tập ví dụ về tính khối lượng CuO khi tác dụng với H2SO4, biết lượng muối CuSO4 tạo thành.
Các oxit kim loại khác tác dụng với H2SO4
Tương tự như CuO, nhiều oxit kim loại khác cũng có thể tác dụng với axit sunfuric (H2SO4) tạo thành muối sunfat và nước. Ví dụ:
- FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
- Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
- ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
- MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
- Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
Các phản ứng này đều tuân theo quy tắc chung: oxit kim loại + axit → muối sunfat + nước.
Hy vọng bài viết này cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về phản ứng CuO tác dụng với dung dịch H2SO4, bao gồm phương trình, điều kiện, cách thực hiện, ứng dụng và các ví dụ minh họa. Chúc bạn học tốt!
