Đồng, chromium và hợp chất: Cu, CuO, CuSO4, Cr, Cr2O3, K2Cr2O7 và bài tập có đáp án Hóa 12

Đồng, chromium và hợp chất của chúng thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp quan trọng. Bài viết nêu tính chất của Cu, CuO, Cu(OH)2, CuSO4, của Cr, Cr2O3, Cr(OH)3 lưỡng tính, muối chromate và dichromate, cân bằng chuyển hóa, ứng dụng, tính độc, ví dụ tính toán và bài tập có đáp án Hóa 12.

Đồng, chromium và hợp chất là gì?

Đồng, chromium và hợp chất của chúng được nghiên cứu chung vì đều là kim loại chuyển tiếp quan trọng. Đồng (Cu, $Z = 29$) và chromium (Cr, $Z = 24$) là những kim loại chuyển tiếp có nhiều ứng dụng. Đồng màu đỏ, dẫn điện rất tốt, tính khử yếu; chromium rất cứng, bền, có số oxi hóa $+2$, $+3$, $+6$ và các hợp chất có màu rực rỡ.

Đồng và hợp chất của đồng

Cu có cấu hình $[\text{Ar}]3d^{10}4s^1$, màu đỏ, mềm, dẻo, dẫn điện và nhiệt rất tốt; tính khử yếu, không tác dụng $\ce{HCl}$, $\ce{H2SO4}$ loãng.
$\ce{2Cu + O2 ->[t] 2CuO}$; $\ce{Cu + Cl2 -> CuCl2}$; $\ce{Cu + 4HNO3(dac) -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O}$; $\ce{Cu + 2H2SO4(dac) ->[t] CuSO4 + SO2 + 2H2O}$; $\ce{Cu + 2FeCl3 -> CuCl2 + 2FeCl2}$.
$\ce{CuO}$ màu đen; $\ce{Cu(OH)2}$ màu xanh lơ, tan trong dung dịch $\ce{NH3}$ tạo phức xanh thẫm; $\ce{CuSO4}$ khan màu trắng hút nước thành $\ce{CuSO4.5H2O}$ màu xanh (nhận biết nước), dung dịch Bordeaux ($\ce{CuSO4}$ và vôi) trừ nấm.

Ví dụ 1

Tính khối lượng $\ce{CuSO4.5H2O}$ ($M = 250$) thu được từ $0{,}1$ mol $\ce{CuSO4}$ kết tinh.

$m = 0{,}1 \cdot 250 = 25$ g.

Ví dụ 2

Cho $6{,}4$ g Cu vào $\ce{HNO3}$ loãng dư. Tính thể tích $\ce{NO}$ (điều kiện chuẩn).

$n_{\ce{NO}} = \frac{2}{3} \cdot 0{,}1 \approx 0{,}0667$ mol, $V \approx 1{,}65$ L.

Chromium và hợp chất của chromium

Cr có cấu hình $[\text{Ar}]3d^54s^1$, cứng nhất trong các kim loại, bền trong không khí nhờ màng oxide, dùng mạ bảo vệ và sản xuất thép không gỉ.
$\ce{Cr2O3}$ màu lục thẫm, $\ce{Cr(OH)3}$ lưỡng tính: $\ce{Cr(OH)3 + 3HCl -> CrCl3 + 3H2O}$; $\ce{Cr(OH)3 + NaOH -> Na[Cr(OH)4]}$.
Cr(VI): $\ce{CrO4^{2-}}$ (vàng) và $\ce{Cr2O7^{2-}}$ (da cam) chuyển hóa nhau theo cân bằng $\ce{2CrO4^{2-} + 2H+ <=> Cr2O7^{2-} + H2O}$: acid chuyển sang da cam, base chuyển sang vàng.
$\ce{K2Cr2O7}$ là chất oxi hóa mạnh trong môi trường acid; các hợp chất Cr(VI) rất độc, gây ung thư, cần xử lí đúng cách.

Ví dụ 3

Điều chế Cr từ $15{,}2$ g $\ce{Cr2O3}$ bằng nhôm: $\ce{Cr2O3 + 2Al -> Al2O3 + 2Cr}$. Tính khối lượng Cr ($M_{\ce{Cr2O3}} = 152$).

$n = 0{,}1$ mol nên $n_{\ce{Cr}} = 0{,}2$ mol, $m = 10{,}4$ g.

Ví dụ 4

Thêm dung dịch NaOH vào dung dịch $\ce{K2Cr2O7}$ màu da cam, màu thay đổi thế nào?

Chuyển sang màu vàng do cân bằng dịch về phía $\ce{CrO4^{2-}}$.

Xem bài: Sắt và hợp chất của sắt

Xem bài: Phức chất

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Viết phương trình Cu tác dụng với dung dịch $\ce{FeCl3}$.
Cho $6{,}4$ g Cu tác dụng $\ce{H2SO4}$ đặc nóng dư. Tính thể tích $\ce{SO2}$ (điều kiện chuẩn).
Nêu tính chất lưỡng tính của $\ce{Cr(OH)3}$ bằng hai phương trình.
Màu dung dịch thay đổi thế nào khi thêm acid vào dung dịch $\ce{K2CrO4}$?
Dung dịch Bordeaux gồm những chất nào, dùng để làm gì?

Đáp án

$\ce{Cu + 2FeCl3 -> CuCl2 + 2FeCl2}$.
$n_{\ce{SO2}} = 0{,}1$ mol, $V = 2{,}479$ L.
$\ce{Cr(OH)3 + 3HCl -> CrCl3 + 3H2O}$ và $\ce{Cr(OH)3 + NaOH -> Na[Cr(OH)4]}$.
Từ vàng chuyển sang da cam.
$\ce{CuSO4}$ và vôi ($\ce{Ca(OH)2}$); trừ nấm cho cây trồng.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Sắt và hợp chất của sắt

Xem tất cả bài học chủ điểm Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất và phức chất

Câu hỏi thường gặp

Đồng có tan trong HCl không?

Không, Cu đứng sau H trong dãy điện hóa.

CuSO4 khan dùng để làm gì?

Nhận biết nước (chuyển từ trắng sang xanh).

Cr(OH)3 có tính chất gì?

Lưỡng tính, tan trong acid và kiềm.

K2Cr2O7 có màu gì, tính chất gì?

Màu da cam, chất oxi hóa mạnh, độc.