Khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4 thì sẽ xảy ra hiện tượng gì?

1. Khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4 thì sẽ xảy ra hiện tượng gì?

Câu hỏi: Khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4 thì sẽ xảy ra hiện tượng gì?

A. Ban đầu có xuất hiện kết tủa xanh, sau đó kết tủa tan ra, dung dịch trong suốt.

B. Ban đầu có sủi bọt khí, sau đó xuất hiện kết tủa xanh.

C. Ban đầu có sủi bọt khí, sau đó có tạo kết tủa xanh, rồi kết tủa tan ra, dung dịch trong suốt.

D. Chỉ có sủi bọt khí.

Đáp án: B. Ban đầu có sủi bọt khí, sau đó xuất hiện kết tủa xanh.

– Giải thích:

Kim loại Na có công thức hoá học là Na, là một kim loại kiềm có tính hoạt động cao, dễ bị oxi hoá. Dung dịch CuSO4 có công thức hoá học là CuSO4, là một muối của kim loại đồng (Cu) và axit sulfuric (H2SO4), có màu xanh lam. Khi cho Na vào CuSO4, sẽ xảy ra phản ứng hoá học như sau:

Na + CuSO4 -> Na2SO4 + Cu

Trong phản ứng này, kim loại Na bị oxi hoá thành ion Na+ và nhường electron cho ion Cu2+ trong dung dịch CuSO4, làm cho ion Cu2+ bị khử thành kim loại Cu. Sản phẩm của phản ứng là muối natri sunfat (Na2SO4) và kim loại đồng (Cu).

Hiện tượng xảy ra khi cho Na vào CuSO4 là: dung dịch CuSO4 mất màu xanh lam và xuất hiện các mảnh vụn kim loại màu đỏ nâu là kim loại đồng. Ngoài ra, do phản ứng này là phản ứng thuận nghịch, nên còn có hiện tượng thoát ra khí hydro (H2) do ion H+ trong dung dịch bị khử bởi electron từ Na. Khí hydro có thể bắt cháy được nếu có nguồn lửa gần đó, tạo ra ngọn lửa màu xanh lá cây.

CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4.

2. Phản ứng hóa học khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4:

2.1. Phương trình phản ứng hóa học khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

2NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2↓

2.2. Điều kiện xảy ra phản ứng hóa học khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4:

Để xảy ra phản ứng hóa học, cần có một số điều kiện nhất định. Một điều kiện quan trọng là sự tiếp xúc giữa các chất phản ứng.

Khi cho kim loại natri (Na) vào nước (H2O), natri sẽ phản ứng với nước tạo ra dung dịch kiềm natri hiđroxit (NaOH) và khí hiđro (H2). Phương trình phản ứng là:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑

Trong trường hợp này, sự tiếp xúc giữa natri và nước là rất tốt, do đó phản ứng xảy ra mạnh mẽ và nhanh chóng.

Tuy nhiên, nếu cho dung dịch natri hiđroxit vào dung dịch đồng sunfat (CuSO4), thì phản ứng sẽ xảy ra chậm hơn và yếu hơn. Phương trình phản ứng là:

2NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2↓

Trong trường hợp này, sự tiếp xúc giữa các chất phản ứng là kém hơn, do đó phản ứng xảy ra chậm hơn và yếu hơn. Một điều kiện khác cũng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng là nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh và ngược lại. Ngoài ra, còn có một số yếu tố khác như áp suất, chất xúc tác, độ chuyển động của các phân tử… cũng có thể làm thay đổi điều kiện xảy ra phản ứng hóa học.

2.3. Cách thực hiện thí nghiệm cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4:

* Để thực hiện thí nghiệm khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4, bạn cần chuẩn bị những dụng cụ và hóa chất sau:

– Ống nghiệm

– Kim loại Na dạng miếng nhỏ

– Dung dịch CuSO4

– Nước cất

– Giấy quỳ tím

– Bình kính có nút cao su

– Ống dẫn khí

* Các bước thực hiện như sau:

– Đổ một lượng dung dịch CuSO4 vào ống nghiệm, khoảng 2/3 dung tích ống.

– Cho một miếng kim loại Na vào ống nghiệm, đậy nhanh nút cao su có ống dẫn khí.

– Đặt đầu kia của ống dẫn khí vào bình kính chứa nước cất, để ý quan sát các hiện tượng xảy ra.

– Sau khi phản ứng kết thúc, lấy giấy quỳ tím nhúng vào dung dịch trong ống nghiệm và trong bình kính, so sánh màu của giấy quỳ.

* Nhận xét kết quả:

– Khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4, ta thấy có khí thoát ra từ ống nghiệm, là khí hidro (H2).

– Dung dịch trong ống nghiệm chuyển từ màu xanh lam sang màu xanh lơ, là do có sự xuất hiện của ion Cu2+ trong dung dịch.

– Kim loại Na tan dần trong dung dịch, là do phản ứng hoá học xảy ra giữa Na và CuSO4 theo phương trình: Na + CuSO4 -> Na2SO4 + Cu

– Giấy quỳ tím nhúng vào dung dịch trong ống nghiệm chuyển sang màu xanh, là do dung dịch có tính kiềm do chứa ion Na+.

– Giấy quỳ tím nhúng vào dung dịch trong bình kính không đổi màu, là do dung dịch không có tính axit hay kiềm.

* Kết luận:

– Thí nghiệm cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4 cho thấy sự diễn ra của phản ứng hoá học giữa hai chất, tạo ra khí hidro và kim loại đồng.

– Dung dịch trong ống nghiệm sau phản ứng có tính kiềm do chứa ion Na+.

3. Bài tập về phương trình phản ứng khi cho kim loại Na vào dung dịch CuSO4:

Bài 1: Cho biết khối lượng của 100 ml dung dịch CuSO4 0,1M và khối lượng của 100 ml dung dịch NaOH 0,1M. Tính khối lượng kết tủa Cu(OH)2 thu được khi trộn hai dung dịch trên.

Lời giải:

Khối lượng của 100 ml dung dịch CuSO4 0,1M là: m(CuSO4) = n(CuSO4) x M(CuSO4) = 0,1 x 100 x 0,001 x (63,5 + 32 + 64) = 1,5995 gam

Khối lượng của 100 ml dung dịch NaOH 0,1M là: m(NaOH) = n(NaOH) x M(NaOH) = 0,1 x 100 x 0,001 x (23 + 16 + 1) = 0,4 gam

Phương trình phản ứng là: CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có: m(CuSO4) + m(NaOH) = m(Cu(OH)2) + m(Na2SO4)

Do đó: m(Cu(OH)2) = m(CuSO4) + m(NaOH) – m(Na2SO4)

Để tính được m(Na2SO4), ta cần biết nồng độ mol của dung dịch Na2SO4 sau phản ứng. Do phản ứng hoàn toàn, nên n(CuSO4) = n(Na2SO4). Vì thể tích dung dịch không đổi, nên c(Na2SO4) = c(CuSO4) = 0,1M. Do đó: m(Na2SO4) = n(Na2SO4) x M(Na2SO4) = c(Na2SO4) x V x M(Na2SO4) = 0,1 x 200 x 0,001 x (46 + 32 + 64) = 2,84 gam

Vậy: m(Cu(OH)2) = 1,5995 + 0,4 – 2,84 = -0,8405 gam

Đáp số: Khối lượng kết tủa Cu(OH)2 thu được là -0,8405 gam.

Bài 2: Cho biết thể tích của dung dịch CuSO4 cần dùng để phản ứng vừa đủ với dung dịch NaOH có thể tích là V và nồng độ mol là C. Biết rằng nồng độ mol của dung dịch CuSO4 là c.

Lời giải:

Phương trình phản ứng là: CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n(CuSO4) = n(NaOH)/2

Do đó: c x V’ = C x V/2

Vậy: V’ = C x V/(2c)

Đáp số: Thể tích của dung dịch CuSO4 cần dùng là C x V/(2c).

Bài 3: Cho biết thể tích của dung dịch NaOH cần dùng để phản ứng vừa đủ với dung dịch CuSO4 có thể tích là V và nồng độ mol là C. Biết rằng nồng độ mol của dung dịch NaOH là c.

Lời giải:

Phương trình phản ứng là: CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n(NaOH) = 2n(CuSO4)

Do đó: c x V’ = 2C x V

Vậy: V’ = 2C x V/c

Đáp số: Thể tích của dung dịch NaOH cần dùng là 2C x V/c.

Bài 4: Cho biết nồng độ mol của dung dịch CuSO4 sau khi phản ứng với dung dịch NaOH có thể tích là V và nồng độ mol là C. Biết rằng thể tích của dung dịch CuSO4 là v và nồng độ mol là c.

Lời giải:

Phương trình phản ứng là: CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n(CuSO4) = n(NaOH)/2

Do đó: c x v = C x V/2

Vì thể tích dung dịch không đổi sau phản ứng, nên nồng độ mol của dung dịch CuSO4 sau phản ứng là:

c’ = n(CuSO4)/v = (c x v – C x V/2)/v = c – C x V/(2v)

Đáp số: Nồng độ mol của dung dịch CuSO4 sau phản ứng là c – C x V/(2v).

Bài 5: Cho biết nồng độ mol của dung dịch NaOH sau khi phản ứng với dung dịch CuSO4 có thể tích là V và nồng độ mol là C. Biết rằng thể tích của dung dịch NaOH là v và nồng độ mol là c.

Lời giải:

Phương trình phản ứng là: CuSO4 + 2NAOH → Cu(OH)2 (kết tủa xanh) + Na2SO4

Theo định luật bảo toàn nguyên tố, ta có: n(NaOH) = 2n(CuSO4)

Do đó: c x v = 2C x V

Vì thể tích dung dịch không đổi sau phản ứng, nên nồng độ mol của dung dịch NaOH sau phản ứng là:

c’ = n(NaOH)/v = (c x v – 2C x V)/v = c – 2C x V/v

Đáp số: Nồng độ mol của dung dịch NaOH sau phản ứng là c – 2C x V/v.