Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 43: Đồng và một số hợp chất của đồng

Phản ứng nào sau đây xảy ra?

A. Cu²⁺ + 2Ag → Cu + 2Ag⁺

B. Cu + Pb²⁺ → Cu²⁺ + Pb

C. Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

D. Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần nắm rõ quy tắc anpha hoặc dãy điện hóa để xác định phản ứng nào xảy ra.

Hướng dẫn giải

Phản ứng xảy ra trong các phản ứng trên là:

Cu + 2Fe²⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺ 

⇒ Đáp án C.

Cho sơ đồ phản ứng sau: Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O 

Sau khi lập phương trình hoá học của phản ứng, ta có số nguyên tử Cu bị oxi hoá và số phân tử HNO₃ bị khử là: 

A. 1 và 6    

B. 3 và 6    

C. 3 và 2  

D. 3 và 8

Phương pháp giải

Để chọn đán án thích hợp ta cần cân bằng phương trình trên theo phương pháp thăng bằng electron để xác định các hệ số cần tìm.

Hướng dẫn giải

Phương trình hóa học được hoàn thành như sau:

\(\begin{array}{l} \mathop {Cu}\limits^0 {\rm{ }} + {\rm{ }}8H\mathop N\limits^{ + 5} {O_{3\;}} \to 3\mathop {Cu}\limits^{ + 2} {(N{O_3})_2}\; + {\rm{ }}2\mathop N\limits^{ + 2} O{\rm{ }} + {\rm{ }}4{H_2}O\;\\ \left. {\begin{array}{*{20}{c}} {3 \times }\\ \;\\ {2 \times } \end{array}} \right|\begin{array}{*{20}{c}} {\mathop {Cu}\limits^0 \to \mathop {Cu}\limits^{ + 2} + 2e\;\;\;\;}\\ {\mathop N\limits^{ + 5} + 3{\rm{e}} \to \mathop N\limits^{ + 2} } \end{array} \end{array}\)

Từ phương trình trên, số nguyên tử Cu bị oxi hoá và số phân tử HNO₃ bị khử là 3 và 2.

⇒ Đáp án C.

a) Từ Cu và những hoá chất cần thiết khác, hãy giới thiệu các phương pháp điều chế dung dịch CuCl₂. Viết các phương trình hoá học. 

b) Từ hỗn hợp các kim loại Ag và Cu, hãy trình bày 3 phương pháp hoá học tách riêng Ag và Cu. Viết các phương trình hoá học.  

Phương pháp giải

a. Để điều chế các chất trên từ những chất đã cho ta cần nắm được phương pháp điều chế cũng như tính chất hóa học của  CuCl₂

b. Để tách riêng tách riêng Ag và Cu  ta cần dùng chất có thể hòa tan 1 trong 2 chất, loc dung dịch thu được 1 chất. Sau đó, cho tác dụng với chất có thể thu được kim loại còn lại.

Hướng dẫn giải

Câu a: Phương pháp điều chế dung dịch CuCl₂

Để tạo ra muối CuCl₂ từ Cu:

• Cách 1: Cho Cu tác dụng với dung dịch HCl có mặt O₂

2Cu + 4HCl + O₂ → 2CuCl₂ + 2H₂O

• Cách 2: Cu tác dụng với muối:

Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

• Cách 3: Cho CCu tác dụng với Cl₂. Hòa tan CuCl₂ vào nước thu được dung dịch CuCl₂:

Cu + Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CuCl₂

Câu b: Ba phương pháp hoá học tách riêng Ag và Cu

Phương pháp 1:

• Hòa tan hỗn hợp bằng muối Fe(III); Cu tan còn Ag không tan, tách riêng:

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

• Cho sắt kim loại vào dung dịch thu được đồng:

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

Phương pháp 2:

• Hòa tan hỗn hợp bằng dùng dịch HCl có sục khí oxi, Cu tan còn Ag không tan:

2Cu + 4HCl + O₂ → 2CuCl₂ + 2H₂O

• Điện phân dung dịch thu được đồng:

CuCl₂ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ dpdd \ }\)} Cu + Cl₂

Phương pháp 3:

• Đốt cháy hỗn hợp trong không khí, sản phẩm hòa tan bằng dung dịch HCl:

2Cu + O₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2CuO

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

• Lọc lấy Ag không tan, phần dung dịch đem điện phân:

CuCl₂ ^{\(\xrightarrow[ \ ]{ \ dpdd \ }\)} Cu + Cl₂

Hỗn hợp bột A có 3 kim loại là Fe, Ag, Cu. Ngâm hỗn hợp A trong lượng dư dung dịch của một chất B, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc, nhận thấy chỉ có sắt và đồng trong hỗn hợp tan hết, khối lượng Ag đúng bằng khối lượng của Ag vốn có trong hỗn hợp. 

a) Hãy dự đoán chất B. 

b) Nếu sau khi phản ứng kết thúc, thu được khối lượng Ag nhiều hơn khối lượng Ag vốn có trong hỗn hợp A thì chất có trong dung dịch B có thể là chất nào? Viết tất cả các phương trình hoá học.

Phương pháp giải

a. Dựa vào hiện tượng trong dữ kiện đề bài để dự đoán chất B.

b. Nếu lượng bạc sau phản ứng nhiều hơn tức là phản ứng có sinh ra Ag vậy chất trong B là AgNO₃

Hướng dẫn giải

Câu a

Chất trong hỗn hợp B có khả năng hòa tan Fe, Cu mà không hòa tan Ag cũng không sinh ra Ag ⇒ B là muối sắt (III).

Câu b

Nếu lượng bạc sau phản ứng nhiều hơn tức là phản ứng có sinh ra Ag vậy chất trong B là AgNO₃

Phương trình hóa học:

2Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

Cu + 2AgNO₃  → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Có thể Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ → Fe(NO₃)₃ + Ag

a. Cho một ít bột sắt vào dung dịch đồng (II) sunfat. nhận thấy màu xanh của dung dịch nhạt dần. Nhưng cho một ít bột đồng vào dung dịch sắt (III) sunfat nhận thấy màu vàng nâu của dung dịch nhạt dần và sau đó lại có màu xanh. Hãy giải thích hiện tượng và viết các phương trình hóa học.

b. Điện phân dung dịch đồng (II) sunfat bằng điện cực trơ (graphit) nhận thấy màu xanh của dung dịch nhạt dần cho đến không màu. Nhưng thay các điện cực graphit bằng các điện cực đồng, nhận thấy màu xanh của dung dịch hầu như không thay đổi. Hãy giải thích hiện tượng và viết các phương trình hóa học.

Phương pháp giải

Viết phương trình hóa học và dự vào màu sắc của các chất để giải thích các hiện tượng trên.

Hướng dẫn giải

Câu a

• Cho một ít bột sắt vào dung dịch đồng (II) sunfat:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Màu xanh nhạt dần do lượng CuSO₄ giảm dần trong quá trình phản ứng.

• Cho một ít bột đồng vào dung dịch sắt (III) sunfat:

Cu + Fe₂(SO₄)₃ → CuSO₄ + 2FeSO₄

Màu nâu nhạt dần (Fe₂(SO₄)₃ giảm dần) và màu xanh xuất hiện do CuSO₄ sinh ra.

Câu b

• Điện phân dung dịch CuSO₄ với điện cực trơ:

+ Catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

+ Anot:

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Phương trình:

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

Màu xanh nhạt dần đến không màu (CuSO₄ bị điện phân hết)

• Điện phân dung dịch CuSO₄ với anot đồng:

+ Catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

+ Anot:

Cu → 2e + Cu²⁺

Xảy ra hiện tượng anot tan :

Phương trình : Cu_anot + Cu²⁺ dd → Cu²⁺ dd + Cu_catot

Nồng độ Cu²⁺ không thay đổi nên màu của dung dịch không đổi

Hợp kim Cu-Al được cấu tạo bằng tinh thể hợp chất hoá học, trong đó có 13,2% Al về khối lượng. Hãy xác định công thức hoá học của hợp chất.

Phương pháp giải

Đặt công thức cần tìm là: Al_xCu_y, \(\Rightarrow x : y = \frac{13,2}{27}: \frac{100-13,2}{64}\)

Hướng dẫn giải

Đặt công thức cần tìm là: Al_xCu_y

\(\Rightarrow x : y = \frac{13,2}{27}: \frac{100-13,2}{64} = 0,489:1,356 = 1:2,774 = 4:11\)

Công thức tinh thể là Al₄Cu₁₁.

Hãy xác định hàm lượng Sn có trong hợp kim Cu-Sn. Biết rằng trong hợp kim này, ứng với 1 mol Sn thì có 5 mol Cu. 

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính khối lượng phần trăm của Sn:\(\% {m_{Sn}} = \frac{{119}}{{(119 + 5.64)}}.100\%\)

Với 119 là M_Sn; 64 là M_Cu

Hướng dẫn giải

Phần trăm khối lượng của thiếc trong hợp kim là:

\(\% {m_{Sn}} = \frac{{119}}{{(119 + 5.64)}}.100\% = 27,1\;\% \)