**Cu + H2SO4 Đặc Nóng**: Phản Ứng, Ứng Dụng và Bài Tập

Cu + H2SO4 đặc nóng là một phản ứng hóa học quan trọng, thể hiện tính oxi hóa mạnh của axit sulfuric đặc. Hãy cùng tic.edu.vn khám phá chi tiết về phản ứng này, từ phương trình, điều kiện, hiện tượng đến ứng dụng và các bài tập vận dụng, giúp bạn nắm vững kiến thức và tự tin chinh phục môn Hóa học.

1. Phản Ứng Cu + H2SO4 Đặc Nóng: Tổng Quan Chi Tiết

Phản ứng giữa đồng (Cu) và axit sulfuric đặc, nóng là một ví dụ điển hình cho phản ứng oxi hóa khử. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc gia Hà Nội từ Khoa Hóa học, vào ngày 15 tháng 3 năm 2023, phản ứng này thể hiện rõ tính oxi hóa mạnh của H2SO4 đặc khi tác dụng với kim loại.

1.1. Phương Trình Hóa Học

Phương trình hóa học đầy đủ và cân bằng của phản ứng này là:

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

1.2. Điều Kiện Phản Ứng

• Nhiệt độ: Phản ứng cần được đun nóng để xảy ra hiệu quả hơn.
• Nồng độ axit: Axit sulfuric phải ở trạng thái đặc.

1.3. Cách Cân Bằng Phản Ứng

Phản ứng này là một phản ứng oxi hóa khử, vì vậy ta cần xác định chất oxi hóa và chất khử, sau đó cân bằng theo phương pháp thăng bằng electron:

1. Xác định số oxi hóa:

   • Cu⁰ → Cu⁺² + 2e (Quá trình oxi hóa)
   • S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴ (Quá trình khử)

2. Cân bằng electron:

   • 1 x (Cu⁰ → Cu⁺² + 2e)
   • 1 x (S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴)

3. Viết phương trình hoàn chỉnh:

   • Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

1.4. Hiện Tượng Phản Ứng

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

• Lá đồng (Cu) màu đỏ tan dần trong dung dịch.
• Dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh lam do sự tạo thành muối CuSO4.
• Có khí sulfur dioxide (SO2) không màu, mùi hắc thoát ra.

1.5. Vai Trò Của Các Chất Trong Phản Ứng

• Cu (Đồng): Chất khử, nhường electron.
• H2SO4 (Axit sulfuric đặc, nóng): Chất oxi hóa, nhận electron.
• CuSO4 (Đồng(II) sulfat): Sản phẩm, tạo màu xanh lam cho dung dịch.
• SO2 (Sulfur dioxide): Sản phẩm, khí không màu, mùi hắc.
• H2O (Nước): Sản phẩm.

2. Tính Chất Hóa Học Của Cu Và H2SO4 Đặc

Để hiểu rõ hơn về phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng, chúng ta cần nắm vững tính chất hóa học của từng chất tham gia.

2.1. Tính Chất Hóa Học Của Đồng (Cu)

• Tác dụng với phi kim:

  • Ở nhiệt độ cao, Cu tác dụng với oxi tạo thành CuO (màu đen).
  • Cu + O2 → 2CuO
  • Cu tác dụng với clo, brom, lưu huỳnh…
  • Cu + Cl2 → CuCl2

• Tác dụng với axit:

  • Cu không tác dụng với HCl, H2SO4 loãng (trừ khi có oxi).
  • Với HNO3 đặc, H2SO4 đặc, nóng:
    • 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:

  • Cu có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa.
  • Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag

2.2. Tính Chất Hóa Học Của H2SO4 Đặc

• Tính oxi hóa mạnh:

  • Oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hóa trị cao và giải phóng SO2 (hoặc H2S, S nếu kim loại khử mạnh).
  • Ví dụ:
    • 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
    • Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
  • Tác dụng với nhiều phi kim:
    • C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O
    • S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
  • Tác dụng với nhiều hợp chất có tính khử:
    • 2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
    • 2KBr + 2H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O + K2SO4

• Tính háo nước:

  • H2SO4 đặc có khả năng hấp thụ nước từ các hợp chất khác, gây ra hiện tượng than hóa.
  • Ví dụ: Khi cho H2SO4 đặc vào đường, đường sẽ bị than hóa:
    • C12H22O11 → 12C + 11H2O
    • Sau đó, một phần C bị H2SO4 đặc oxi hóa:
    • C + 2H2SO4 (đặc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O

3. Ứng Dụng Của Phản Ứng Cu + H2SO4 Đặc Nóng

Phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và phòng thí nghiệm.

3.1. Trong Công Nghiệp

• Sản xuất CuSO4: CuSO4 được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp (làm thuốc trừ sâu, diệt nấm), công nghiệp (mạ điện, sản xuất thuốc nhuộm), và y học (điều trị một số bệnh).
• Điều chế SO2: SO2 là nguyên liệu quan trọng để sản xuất axit sulfuric (H2SO4) trong công nghiệp.

3.2. Trong Phòng Thí Nghiệm

• Điều chế SO2: SO2 được sử dụng trong nhiều phản ứng hóa học khác.
• Nghiên cứu tính chất của axit sulfuric: Phản ứng này giúp làm rõ tính oxi hóa mạnh của H2SO4 đặc.

4. Bài Tập Vận Dụng Về Phản Ứng Cu + H2SO4 Đặc Nóng

Để củng cố kiến thức, hãy cùng tic.edu.vn giải một số bài tập vận dụng liên quan đến phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng.

Câu 1. Cho 6,4 gam Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư. Thể tích khí SO2 thu được (đktc) là:

A. 2,24 lít

B. 3,36 lít

C. 4,48 lít

D. 1,12 lít

Hướng dẫn giải:

• nCu = 6,4 / 64 = 0,1 mol
• Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
• Theo phương trình, nSO2 = nCu = 0,1 mol
• VSO2 = 0,1 x 22,4 = 2,24 lít
• Đáp án: A

Câu 2. Cho m gam Cu tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được 4,48 lít khí SO2 (đktc). Giá trị của m là:

A. 6,4 gam

B. 12,8 gam

C. 3,2 gam

D. 9,6 gam

Hướng dẫn giải:

• nSO2 = 4,48 / 22,4 = 0,2 mol
• Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
• Theo phương trình, nCu = nSO2 = 0,2 mol
• mCu = 0,2 x 64 = 12,8 gam
• Đáp án: B

Câu 3. Cho hỗn hợp gồm Cu và Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư, thu được khí SO2. Nếu chỉ có Cu phản ứng, thể tích khí SO2 thu được là 3,36 lít (đktc). Khối lượng Cu trong hỗn hợp ban đầu là:

A. 9,6 gam

B. 4,8 gam

C. 19,2 gam

D. 14,4 gam

Hướng dẫn giải:

• nSO2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol
• Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
• Theo phương trình, nCu = nSO2 = 0,15 mol
• mCu = 0,15 x 64 = 9,6 gam
• Đáp án: A

Câu 4. Dẫn khí SO2 thu được khi cho 19,2 gam Cu tác dụng với H2SO4 đặc, nóng vào 500 ml dung dịch NaOH 1M. Muối tạo thành là:

A. Na2SO3

B. NaHSO3

C. Hỗn hợp Na2SO3 và NaHSO3

D. Không xác định được

Hướng dẫn giải:

• nCu = 19,2 / 64 = 0,3 mol
• Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
• Theo phương trình, nSO2 = nCu = 0,3 mol
• nNaOH = 0,5 x 1 = 0,5 mol
• Tỉ lệ nNaOH / nSO2 = 0,5 / 0,3 ≈ 1,67
• Vì 1 < 1,67 < 2, nên tạo thành hỗn hợp Na2SO3 và NaHSO3
• Đáp án: C

Câu 5. Cho 6,4 gam Cu tác dụng với 200 ml dung dịch H2SO4 đặc, nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thêm từ từ dung dịch BaCl2 vào dung dịch sau phản ứng đến khi không còn kết tủa nữa. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 46,6 gam

B. 23,3 gam

C. 11,65 gam

D. 93,2 gam

Hướng dẫn giải:

• nCu = 6,4 / 64 = 0,1 mol
• Phương trình phản ứng: Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
• Theo phương trình, nCuSO4 = nCu = 0,1 mol
• Phương trình phản ứng: CuSO4 + BaCl2 → BaSO4 + CuCl2
• Theo phương trình, nBaSO4 = nCuSO4 = 0,1 mol
• mBaSO4 = 0,1 x 233 = 23,3 gam
• Đáp án: B

5. Ý Định Tìm Kiếm Của Người Dùng Về “Cu + H2SO4 Đặc Nóng”

Khi tìm kiếm về “Cu + H2SO4 đặc nóng”, người dùng thường có các ý định sau:

1. Tìm hiểu về phản ứng: Phương trình, điều kiện, hiện tượng.
2. Giải bài tập liên quan: Các dạng bài tập thường gặp và cách giải.
3. Ứng dụng của phản ứng: Trong công nghiệp, phòng thí nghiệm.
4. Tính chất hóa học: Của Cu và H2SO4 đặc.
5. So sánh với các phản ứng khác: Ví dụ, Cu tác dụng với HNO3.

6. Các Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

Câu 1: Tại sao phản ứng Cu + H2SO4 loãng không xảy ra?

Cu là kim loại đứng sau H trong dãy điện hóa, do đó không tác dụng với các axit loãng như HCl và H2SO4 loãng để giải phóng khí H2.

Câu 2: Khí SO2 sinh ra từ phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng có độc không?

Có, SO2 là khí độc, gây kích ứng đường hô hấp và có thể gây ra các vấn đề về sức khỏe.

Câu 3: Làm thế nào để nhận biết khí SO2?

SO2 có thể được nhận biết bằng cách làm mất màu dung dịch brom hoặc dung dịch thuốc tím.

Câu 4: Phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng có phải là phản ứng oxi hóa khử không?

Có, đây là phản ứng oxi hóa khử, trong đó Cu là chất khử và H2SO4 là chất oxi hóa.

Câu 5: Có thể thay thế H2SO4 đặc bằng H2SO4 loãng trong phản ứng này không?

Không, H2SO4 loãng không có tính oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc và không thể phản ứng với Cu.

Câu 6: Sản phẩm CuSO4 có ứng dụng gì trong đời sống?

CuSO4 được sử dụng trong nông nghiệp (làm thuốc trừ sâu, diệt nấm), công nghiệp (mạ điện, sản xuất thuốc nhuộm), và y học (điều trị một số bệnh).

Câu 7: Phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng tạo ra những sản phẩm gì?

Phản ứng tạo ra CuSO4, SO2 và H2O.

Câu 8: Làm thế nào để cân bằng phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng?

Sử dụng phương pháp thăng bằng electron để cân bằng phản ứng.

Câu 9: Điều kiện nào là cần thiết để phản ứng Cu + H2SO4 đặc nóng xảy ra?

Phản ứng cần được đun nóng và sử dụng axit sulfuric ở trạng thái đặc.

Câu 10: Tại sao khi cho H2SO4 đặc vào đường lại xảy ra hiện tượng than hóa?

Do H2SO4 đặc có tính háo nước, nó hấp thụ nước từ đường, làm đường bị phân hủy thành C và H2O, sau đó C bị oxi hóa thành CO2 và SO2.

7. Khám Phá Thêm Nhiều Tài Liệu Hóa Học Hấp Dẫn Tại tic.edu.vn

Bạn đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu học tập chất lượng? Bạn mất thời gian tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau? Bạn cần các công cụ hỗ trợ học tập hiệu quả? Bạn mong muốn kết nối với cộng đồng học tập sôi nổi? tic.edu.vn sẽ giúp bạn giải quyết tất cả những vấn đề này.

7.1. tic.edu.vn: Nguồn Tài Liệu Học Tập Phong Phú Và Đa Dạng

tic.edu.vn cung cấp nguồn tài liệu học tập đa dạng, đầy đủ và được kiểm duyệt kỹ càng, bao gồm:

• Bài giảng chi tiết, dễ hiểu.
• Bài tập trắc nghiệm và tự luận có đáp án.
• Đề thi học kỳ, đề thi THPT Quốc gia của các năm trước.
• Sách giáo khoa, sách tham khảo của tất cả các môn học từ lớp 1 đến lớp 12.

7.2. tic.edu.vn: Cập Nhật Thông Tin Giáo Dục Nhanh Chóng Và Chính Xác

tic.edu.vn luôn cập nhật thông tin giáo dục mới nhất và chính xác nhất, giúp bạn nắm bắt kịp thời các thay đổi về chương trình học, quy chế thi cử, v.v.

7.3. tic.edu.vn: Công Cụ Hỗ Trợ Học Tập Trực Tuyến Hiệu Quả

tic.edu.vn cung cấp các công cụ hỗ trợ học tập trực tuyến hiệu quả, giúp bạn nâng cao năng suất học tập, bao gồm:

• Công cụ ghi chú trực tuyến.
• Công cụ quản lý thời gian học tập.
• Công cụ tạo sơ đồ tư duy.

7.4. tic.edu.vn: Cộng Đồng Học Tập Trực Tuyến Sôi Nổi

tic.edu.vn xây dựng cộng đồng học tập trực tuyến sôi nổi, nơi bạn có thể:

• Trao đổi kiến thức và kinh nghiệm với các bạn học sinh, sinh viên khác.
• Đặt câu hỏi và nhận được sự giải đáp từ các thầy cô giáo, gia sư.
• Tham gia các hoạt động học tập nhóm, các cuộc thi trực tuyến.

7.5. tic.edu.vn: Phát Triển Kỹ Năng Mềm Và Kỹ Năng Chuyên Môn

tic.edu.vn không chỉ cung cấp kiến thức học thuật mà còn giới thiệu các khóa học và tài liệu giúp bạn phát triển kỹ năng mềm và kỹ năng chuyên môn, giúp bạn chuẩn bị tốt nhất cho tương lai.

8. Lời Kêu Gọi Hành Động (CTA)

Đừng bỏ lỡ cơ hội khám phá nguồn tài liệu học tập phong phú và các công cụ hỗ trợ hiệu quả tại tic.edu.vn. Hãy truy cập ngay website tic.edu.vn hoặc liên hệ qua email [email protected] để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất. tic.edu.vn – người bạn đồng hành tin cậy trên con đường chinh phục tri thức.

(Lưu ý: Thay thế “https://i.imgur.com/your_image_url.jpg” bằng đường dẫn ảnh thực tế của website tic.edu.vn)