Cân bằng phương trình: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

1. Cân bằng phương trình: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu:

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

– Điều kiện phản ứng

Không điều kiện

– Cách thực hiện phản ứng

Cho kim loại Zn tác dụng với dung dịch đồng(II)sunfat

– Hiện tượng nhận biết phản ứng

Có chất rắn mày đỏ bám ngoài dây kẽm, màu xanh lam của dung dịch đồng (II) sunfat nhạt dần, kẽm tan dần.

2. Ứng dụng của phương trình hoá học Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu:

– Quá trình mạ điện: Phản ứng trên có thể được sử dụng trong các ứng dụng mạ điện, nơi mà kim loại đồng được mạ một lớp mỏng trên bề mặt kim loại kẽm. Bề mặt kim loại kẽm được đưa vào dung dịch chứa ion đồng. Khi phản ứng xảy ra, kim loại đồng được kết tủa ra khỏi dung dịch và bám chặt lên bề mặt kim loại kẽm. Nồng độ của dung dịch và thời gian tiếp xúc giữa kim loại và dung dịch được kiểm soát để đảm bảo lớp phủ mỏng và đồng đều trên toàn bề mặt. Sau khi quá trình mạ điện hoàn tất, bề mặt kim loại được rửa sạch để loại bỏ các chất thừa và sau đó được làm khô. Quá trình này giúp bảo vệ kim loại kẽm khỏi sự ăn mòn bằng cách tạo ra một lớp phủ bền của kim loại đồng, có tính chất chống ăn mòn tốt hơn. Ngoài ra, lớp phủ kim loại cũng có thể cung cấp tính chất mỡ điện, làm tăng tính dẫn điện của bề mặt.

– Ứng dụng trong giáo dục: Phản ứng Zn + CuSO4 thường được sử dụng trong các thí nghiệm hóa học giáo dục để minh họa về khái niệm về phản ứng thế chất và phản ứng oxi hóa khử. Nó giúp sinh viên hiểu về quá trình trao đổi electron giữa các chất tham gia. Sử dụng trong ngành sản xuất: Quá trình này có thể được áp dụng trong một số quy trình sản xuất, đặc biệt là trong việc tạo ra các sản phẩm chứa kim loại đồng. Sự khảo sát và điều chỉnh quá trình phản ứng có thể làm cho sản xuất hiệu suất hơn.

– Phản ứng khử trong xử lý nước: Kim loại kẽm thường được sử dụng làm chất khử trong quá trình xử lý nước. Quá trình này giúp loại bỏ ion đồng II khỏi dung dịch nước, tạo ra kết tủa đồng và cùng lúc tái tạo ion kẽm II trong dung dịch kẽm sunfat. Kết quả là nước sau xử lý sẽ chứa ít ion đồng hơn và được làm sạch từ các tác nhân gây ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng nước. Ứng dụng này thường được thấy trong các hệ thống xử lý nước cung cấp nước sạch cho cộng đồng, công nghiệp và gia đình.

– Ứng dụng trong ngành điện tử: Kim loại kẽm là một chất dẫn điện tốt, nên lớp phủ kẽm không chỉ bảo vệ mà còn giữ cho thành phần điện tử giữ được tính chất dẫn điện của chúng. Quá trình này có thể liên quan đến quá trình mạ kim loại trên các bảng mạch điện tử và các thành phần điện tử khác, nơi cần có các lớp mỏng chất khử để bảo vệ các thành phần khác khỏi sự ăn mòn.

3. Tính chất hóa học của các chất tham gia phản ứng:

3.1. Tính chất hóa học CuSO4:

– Không làm đổi màu quỳ tím

– Tác dụng với natri hidroxit để tạo ra đồng hidroxit và natri sunfat.

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

– Tác dụng với các kim loại đứng trước Cu trong bảng tuần hoàn hóa học và tạo ra sản phẩm là đồng và muối sunfat.

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu

CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu

CuSO₄+ Mg → MgSO₄ + Cu

– Phản ứng với nước và tạo ra dung dịch đồng ngậm nước có màu xanh. Đây cũng là cách để phát hiện ra các vết nước trong chất lỏng.

CuSO₄ + 5H₂O → CuSO₄.5H₂O

– Phản ứng với muối tạo ra 2 muối mới.

MgCl₂ + CuSO₄ → CuCl₂ + MgSO₄

– Phản ứng với dung dịch ammonia tạo thành đồng hidroxit và muối amoni sunfat.

CuSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄

– Các ion Cu²⁺ trong CuSO₄.nH₂O có thể phản ứng với ion Cl^– của HCl đậm đặc để tạo ra tetrachlorocuprate (II).

Cu²⁺ + 4Cl^– → CuCl₄^2-

– CuSO4.nH2O bị nhiệt phân

CuSO₄.5H₂O → CuSO₄.3H₂O → CuSO₄.H₂O → CuSO₄

3.2. Tính chất hóa học Zn:

– Tác dụng với phi kim: Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim.

2Zn + O₂ → 2ZnO

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

– Tác dụng với axit

+ Với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

+ Với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc:

Zn + 4HNO₃ đ → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

– Tác dụng với H₂O

Phản ứng này hầu như không xảy ra vì trên bề mặt của kẽm có màng oxit bảo vệ.

– Tác dụng với bazơ: Kẽm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)₂….

Zn + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Zn(OH)4] + H₂

4. Một số bài tập vận dụng có đáp án:

Bài 1. Cho phương trình phản ứng: Zn + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆H = – 210 kJ và các phát biểu sau:

(1) Zn bị oxi hoá;

(2) Phản ứng trên toả nhiệt;

(3) Biến thiên emhalpy của phản ứng tạo thành 3,84 g Cu là +12,6 kJ,

(4) Trong quá trình phản ứng, nhiệt độ hỗn hợp tăng lên.

Các phát biểu đúng là:

A. (1) và (3).

B. (2) và (4).

C. (1), (2) và (4).

D. (1), (3) và (4).

Đáp án đúng là C

Phát biểu (3) sai biến thiên enthalpy của phản ứng tạo thành 3,84g Cu là: − 210.3 , 84 64 = – 12,6 (kJ)

Bài 2. Ngâm một lá kẽm nhỏ trong một dung dịch có chứa 2,24 g ion kim loại có điện tích 2+. Phản ứng xong, khối lượng lá kẽm giảm thêm 0,02 g. Cho biết kim loại đó là kim loại nào?

A. Sn2+.

B. Fe2+.

C. Pb2+.

D. Cu2+.

Đáp án đúng là D

Hướng dẫn giải:

Zn + M2+ → Zn2+ + M

2,24 g ion M2+ bị khử sẽ sinh ra 2,24 g kim loại M bám trên lá kẽm

nZn = nM  = 0,02 mol ⇒ M = 1,28/0,02 = 64

Vậy M là Cu.

Bài 3. Ngâm một thanh Zn trong 200 ml dung dịch CuSO4 x M. Sau khi phản ứng kết thúc lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng thanh Zn giảm 0,2 g. Giá trị của x là:

A. 1,000.

B. 0,001.

C. 0,040.

D. 0,200.

Đáp án đúng là A

Hướng dẫn giải:

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Khối lượng giảm = mZn – mCu

Mà nZn = nCu -> m giảm = n giảm x (65 – 64)

-> nCuSO4 = ngiảm = 0,2 : 1 = 0,2 mol ⇒ x = 0,2 : 0,2 = 0,2 M

Bài 4. Cho một lá sắt vào 160 gam dung dịch CuSO4 10%. Sau khi Cu bị đẩy hết ra khỏi dung dịch CuSO4 và bám hết vào lá sắt, thì khối lượng lá sắt tăng lên 4%. Xác định khối lượng lá sắt ban đầu.

A. 10g

B. 20g

C. 30g

D. 40g

Đáp án đúng là B

Hướng dẫn giải:

Số mol CuSO4 = 10/100 = 0,1 mol

Phương trình hóa học của phản ứng: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Khối lượng Fe phản ứng: 0,1 . 56 = 5,6(gam)

Khối lượng Cu sinh ra: 0,1 . 64 = 6,4 (gam)

Gọi x là khối lượng lá sắt ban đầu

Khối lượng lá sắt khi nhúng vào dung dịch CuSO 4 tăng lên là: 4x/100 = 0,04x (gam)

Khối lượng lá sắt tăng lên = m Cu sinh ra – m Fe phản ứng = 0,04x = 6,4 – 5,6 = 0,8 => x = 20 gam

Vậy khối lượng lá sắt ban đầu là 20 gam.

Bài 5. Thí nghiệm nào sau đây không xảy ra phản ứng hóa học?

A. Cho kim loại Fe vào dng dịch Fe₂(SO₄)₃

B. Cho kim loại Zn vào dung dịch CuSO₄.

C. Cho kim loại Ag vào dung dịch HCl

D. Cho kim loại Mg vào dung dịch HNO₃.

Đáp án C

Hướng dẫn giải:

A: Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂.

B: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu.

C: Ag đứng sau H trong dãy điện hóa nên không tác dụng với HCl.

D: 12HNO₃ + 5Mg → 6H₂O + 5Mg(NO₃)₂ + N₂.

Bài 6. Ngâm một lá kẽm nhỏ trong một dung dịch có chứa 2,24 g ion kim loại có điện tích 2+. Phản ứng xong, khối lượng lá kẽm giảm thêm 0,02 g.

A. Sn²⁺.    B. Fe²⁺.    C. Pb²⁺.    D. Cu²⁺.

Đáp án D

Hướng dẫn giải:

Zn + M²⁺ → Zn²⁺ + M

2,24 g ion M²⁺ bị khử sẽ sinh ra 2,24 g kim loại M bám trên lá kẽm

n_Zn = n_M = (1,28 + 0,02)/65 = 0,02 mol ⇒ M = 1,28/0,02 = 64

Bài 7. Ngâm một thanh Zn trong 200 ml dung dịch CuSO₄ x M. Sau khi phản ứng kết thúc lấy đinh sắt ra khỏi dung dịch rửa nhẹ, làm khô thấy khối lượng thanh Zn giảm 0,2 g. Giá trị của x là

A. 1,000.    B. 0,001.    C. 0,040.    D. 0,200.

Đáp án A

Hướng dẫn giải:

Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu

n_CuSO4 = n_giảm = 0,2/1 = 0,2 mol ⇒ x = 0,2/0,2 = 0,2 M

THAM KHẢO THÊM:

• Ban hành tiếng Anh là gì?
• Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
• Giải pháp chủ yếu để sử dụng hợp lí tự nhiên ở ĐBSCL