Bài 35: Đồng và hợp chất của Đồng
Video bài giảng
1. Đồng
a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
- Kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IB, Chu kỳ 4, Số hiệu NT là 29
- Cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d104s1 hoặc: [Ar]3d104s1.
b. Tính chất vật lí
Quan sát một cây Bonsai làm bằng Đồng:
- Là kim loại màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi và tráng mỏng.
- Dẫn điện và nhiệt rất cao (chỉ kém hơn bạc)
c. Tính chất hóa học
Cu là KL kém hoạt động; có tính khử yếu.
- Phản ứng với Phi kim
+ Khi đốt nóng 2Cu + O2 → 2CuO (đồng II oxit)
+ Cu td Với Cl2, Br2, S… ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng.
- Tác dụng với Axit HNO3, H2SO4 đặc nóng:
\(3\mathop {Cu}\limits^0 + 8H\mathop {N{O_3}}\limits^{ + 5} (l) \to 3\mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{0_3})_2} + 2\mathop {NO \uparrow }\limits^{ + 2} + 4{H_2}O\)
\(\mathop {Cu}\limits^0 + 4H\mathop {N{O_3}}\limits^{ + 5} (d) \to \mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{O_3})_2} + 2\mathop {N{O_2}}\limits^{ + 4} + 2{H_2}O\)
\(\mathop {Cu}\limits^0 + 2{H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} \to CuS{O_4} + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + 2{H_2}O\)
2. Hợp chất của Đồng
- Đồng (II) oxit:
+ Tính chất vật lí: Chất rắn, màu đen
+ Tính chất hóa học: CuO là oxit bazơ
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
- Đồng (II) hidroxit:
+ Tính chất vật lí: Chất rắn, màu xanh
+ Tính chất hóa học: Cu(OH)2 có tính bazơ
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Dễ bị nhiệt phân:
Cu(OH)2 \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CuO + H2O
- Muối Đồng (II):
+ Tính chất vật lí: CuSO4 (khan) màu trắng, chất rắn. CuSO4 hấp thụ nước tạo thành CuSO4.5H2O màu xanh.
+ Tính chất hóa học:
CuSO4.5H2O\(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\)CuSO4 + 5H2O
3. Ứng dụng
- Là kim loại quan trọng trong Công nghiệp và kĩ thuật
- 50% sản lượng Đồng làm dây dẫn điện và 30% làm hợp kim
- Dung dịch CuSO4 dùng chữa bệnh mốc sương cho cà chua, khoai tây
- Dùng để chế sơn vô cơ màu xanh
- CuSO4 (khan) dùng để phát hiện dấu vết của nước trong các chất lỏng
4. Bài tập Đồng và hợp chất của Đồng - Cơ bản
Bài 1:
Nhận biết các dung dịch sau bằng Cu: HCl, HNO3, NaOH, AgNO3, NaNO3. Giải thích hiện tượng xảy ra .
Hướng dẫn:
Đánh số thứ tự các ống nghiệm lần lượt là (1), (2), (3), (4), (5)
HCl (1); HNO3 (2); NaOH (3); AgNO3 (4); NaNO3 (5)
Cho Cu vào ta thấy: (2) có khí màu nâu thoát ra, (4) có Ag kết tủa
Lấy (4) cho vào những chất còn lại thấy (1) cho kết tủa AgCl \(\downarrow\)
lấy (1) trộn 3 ; 5
8HCl + 8NaNO3 + Cu \(\rightarrow\) 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 8NaCl + NO\(\nearrow\)
Bài 2:
Thực hiện các thí nghiệm với hỗn hợp X gồm Ag và Cu:
(a) Cho X vào bình chứa một lượng khí O3 (ở điều kiện thường.)
(b) Cho X vào một lượng dư dung dịch HNO3 (đặc.)
(c) Cho X vào một lượng dư dung dịch HCl (không có mặt O2).
(d) Cho X vào một lượng dư dung dịch FeCl3.
Thí nghiệm mà Cu bị oxi hóa còn Ag không bị oxy hóa là?
Hướng dẫn:
(a) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(b) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(c) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(d) Chỉ có Cu bị oxi hóa còn Ag thì không bị oxi hóa
Bài 3:
Hòa tan hoàn toàn 3,2 gam Cu bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được x lít SO2 (là sản phẩm khử duy nhất của S+6, ở đktc). Giá trị của x là:
Hướng dẫn:
Bảo toàn e:
\(\\ 2n_{Cu} = 2n_{SO_{2}} \Rightarrow n_{SO_{2}}= 0,05 \ mol \\ \Rightarrow V_{SO_{2}} = x = 1,12 \ lit\)
Bài 4:
Dung dịch CuSO4 loãng được dùng làm thuốc diệt nấm cho hoa. Để điều chế 800 gam dung dịch CuSO4 5%, người ta hòa tan CuSO4.5H2O vào nước. Khối lượng CuSO4.5H2O cần dùng là?
Hướng dẫn:
Ta có: \({n_{CuS{O_4}}} = \frac{{800.0,05}}{{160}} = 0,25\,mol \Rightarrow {m_{CuS{O_4}.5{H_2}O}} = 62,5gam\)
3.2. Bài tập Đồng và hợp chất của Đồng - Nâng cao
Bài 1:
Cho m gam hỗn hợp bột X gồm FexOy, CuO và Cu (x, y nguyên dương) vào 500 ml dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Y (không chứa HCl) và còn lại 3,2 gam kim loại không tan. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3, thu được 175,9 gam kết tủa. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Hướng dẫn:
Vì còn Cu dư ⇒ dung dịch chỉ có FeCl2 và CuCl2 (axit đã hết theo đề bài cho)
\(n_{FeCl_{2}} = x ; \ n_{CuCl_{2}} = y\)
⇒ nHCl = 2x + 2y (Bảo toàn Clo) = 1 mol
mkết tủa = mAg + mAgCl = 108x + 143,5.1 = 175,9
\((n_{Ag} = n_{FeCl_{2}} ; \ n_{AgCl} = n_{HCl})\)
⇒ x = 0,3; y = 0,2 mol
Lại có: nO = ½ nHCl = 0,5 mol
⇒ m = mFe + mCu + mO = 56.0,3 + 64.0,2 + 3,2 + 0,5.16 = 40,8g
Bài 2:
Hoà tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S và S bằng dung dịch HNO3 dư, thấy thoát ra 20,16 lít NO (đktc) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
Hướng dẫn:
Coi hỗn hợp đầu gồm Cu và S phản ứng tạo Cu2+ và SO42-
Ta có: 64nCu + 32nS = 30,4 g
Bảo toàn e: 2nCu + 6nS = 3nNO = 2,7 mol
⇒ nCu = 0,3; nS = 0,35 mol
Sau phản ứng có 0,3 mol Cu2+ và 0,35 mol SO42- tác dụng với Ba(OH)2
Tạo kết tủa gồm: 0,3 mol Cu(OH)2; 0,35 mol BaSO4
⇒ m = 110,95 g
1. Đồng
a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
- Kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IB, Chu kỳ 4, Số hiệu NT là 29
- Cấu hình e: 1s22s22p63s23p63d104s1 hoặc: [Ar]3d104s1.
b. Tính chất vật lí
Quan sát một cây Bonsai làm bằng Đồng:
- Là kim loại màu đỏ, dẻo, dễ kéo sợi và tráng mỏng.
- Dẫn điện và nhiệt rất cao (chỉ kém hơn bạc)
c. Tính chất hóa học
Cu là KL kém hoạt động; có tính khử yếu.
- Phản ứng với Phi kim
+ Khi đốt nóng 2Cu + O2 → 2CuO (đồng II oxit)
+ Cu td Với Cl2, Br2, S… ở nhiệt độ thường hoặc đun nóng.
- Tác dụng với Axit HNO3, H2SO4 đặc nóng:
\(3\mathop {Cu}\limits^0 + 8H\mathop {N{O_3}}\limits^{ + 5} (l) \to 3\mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{0_3})_2} + 2\mathop {NO \uparrow }\limits^{ + 2} + 4{H_2}O\)
\(\mathop {Cu}\limits^0 + 4H\mathop {N{O_3}}\limits^{ + 5} (d) \to \mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{O_3})_2} + 2\mathop {N{O_2}}\limits^{ + 4} + 2{H_2}O\)
\(\mathop {Cu}\limits^0 + 2{H_2}\mathop S\limits^{ + 6} {O_4} \to CuS{O_4} + \mathop S\limits^{ + 4} {O_2} + 2{H_2}O\)
2. Hợp chất của Đồng
- Đồng (II) oxit:
+ Tính chất vật lí: Chất rắn, màu đen
+ Tính chất hóa học: CuO là oxit bazơ
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
- Đồng (II) hidroxit:
+ Tính chất vật lí: Chất rắn, màu xanh
+ Tính chất hóa học: Cu(OH)2 có tính bazơ
Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O
Dễ bị nhiệt phân:
Cu(OH)2 \(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\) CuO + H2O
- Muối Đồng (II):
+ Tính chất vật lí: CuSO4 (khan) màu trắng, chất rắn. CuSO4 hấp thụ nước tạo thành CuSO4.5H2O màu xanh.
+ Tính chất hóa học:
CuSO4.5H2O\(\overset{t^{0}}{\rightarrow}\)CuSO4 + 5H2O
3. Ứng dụng
- Là kim loại quan trọng trong Công nghiệp và kĩ thuật
- 50% sản lượng Đồng làm dây dẫn điện và 30% làm hợp kim
- Dung dịch CuSO4 dùng chữa bệnh mốc sương cho cà chua, khoai tây
- Dùng để chế sơn vô cơ màu xanh
- CuSO4 (khan) dùng để phát hiện dấu vết của nước trong các chất lỏng
4. Bài tập Đồng và hợp chất của Đồng - Cơ bản
Bài 1:
Nhận biết các dung dịch sau bằng Cu: HCl, HNO3, NaOH, AgNO3, NaNO3. Giải thích hiện tượng xảy ra .
Hướng dẫn:
Đánh số thứ tự các ống nghiệm lần lượt là (1), (2), (3), (4), (5)
HCl (1); HNO3 (2); NaOH (3); AgNO3 (4); NaNO3 (5)
Cho Cu vào ta thấy: (2) có khí màu nâu thoát ra, (4) có Ag kết tủa
Lấy (4) cho vào những chất còn lại thấy (1) cho kết tủa AgCl \(\downarrow\)
lấy (1) trộn 3 ; 5
8HCl + 8NaNO3 + Cu \(\rightarrow\) 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 8NaCl + NO\(\nearrow\)
Bài 2:
Thực hiện các thí nghiệm với hỗn hợp X gồm Ag và Cu:
(a) Cho X vào bình chứa một lượng khí O3 (ở điều kiện thường.)
(b) Cho X vào một lượng dư dung dịch HNO3 (đặc.)
(c) Cho X vào một lượng dư dung dịch HCl (không có mặt O2).
(d) Cho X vào một lượng dư dung dịch FeCl3.
Thí nghiệm mà Cu bị oxi hóa còn Ag không bị oxy hóa là?
Hướng dẫn:
(a) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(b) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(c) Cả 2 chất cùng bị oxi hóa
(d) Chỉ có Cu bị oxi hóa còn Ag thì không bị oxi hóa
Bài 3:
Hòa tan hoàn toàn 3,2 gam Cu bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được x lít SO2 (là sản phẩm khử duy nhất của S+6, ở đktc). Giá trị của x là:
Hướng dẫn:
Bảo toàn e:
\(\\ 2n_{Cu} = 2n_{SO_{2}} \Rightarrow n_{SO_{2}}= 0,05 \ mol \\ \Rightarrow V_{SO_{2}} = x = 1,12 \ lit\)
Bài 4:
Dung dịch CuSO4 loãng được dùng làm thuốc diệt nấm cho hoa. Để điều chế 800 gam dung dịch CuSO4 5%, người ta hòa tan CuSO4.5H2O vào nước. Khối lượng CuSO4.5H2O cần dùng là?
Hướng dẫn:
Ta có: \({n_{CuS{O_4}}} = \frac{{800.0,05}}{{160}} = 0,25\,mol \Rightarrow {m_{CuS{O_4}.5{H_2}O}} = 62,5gam\)
3.2. Bài tập Đồng và hợp chất của Đồng - Nâng cao
Bài 1:
Cho m gam hỗn hợp bột X gồm FexOy, CuO và Cu (x, y nguyên dương) vào 500 ml dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Y (không chứa HCl) và còn lại 3,2 gam kim loại không tan. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3, thu được 175,9 gam kết tủa. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Hướng dẫn:
Vì còn Cu dư ⇒ dung dịch chỉ có FeCl2 và CuCl2 (axit đã hết theo đề bài cho)
\(n_{FeCl_{2}} = x ; \ n_{CuCl_{2}} = y\)
⇒ nHCl = 2x + 2y (Bảo toàn Clo) = 1 mol
mkết tủa = mAg + mAgCl = 108x + 143,5.1 = 175,9
\((n_{Ag} = n_{FeCl_{2}} ; \ n_{AgCl} = n_{HCl})\)
⇒ x = 0,3; y = 0,2 mol
Lại có: nO = ½ nHCl = 0,5 mol
⇒ m = mFe + mCu + mO = 56.0,3 + 64.0,2 + 3,2 + 0,5.16 = 40,8g
Bài 2:
Hoà tan hoàn toàn 30,4 gam chất rắn X gồm Cu, CuS, Cu2S và S bằng dung dịch HNO3 dư, thấy thoát ra 20,16 lít NO (đktc) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:
Hướng dẫn:
Coi hỗn hợp đầu gồm Cu và S phản ứng tạo Cu2+ và SO42-
Ta có: 64nCu + 32nS = 30,4 g
Bảo toàn e: 2nCu + 6nS = 3nNO = 2,7 mol
⇒ nCu = 0,3; nS = 0,35 mol
Sau phản ứng có 0,3 mol Cu2+ và 0,35 mol SO42- tác dụng với Ba(OH)2
Tạo kết tủa gồm: 0,3 mol Cu(OH)2; 0,35 mol BaSO4
⇒ m = 110,95 g