Zn + FeSO4 → ZnSO4 + Fe: phương trình, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình: Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe. Đây là phản ứng thế xảy ra ngay ở nhiệt độ thường trong dung dịch, vì kẽm hoạt động hoá học mạnh hơn sắt nên đẩy sắt ra khỏi muối. Hiện tượng: kẽm tan dần, có chất rắn màu xám bám vào thanh kẽm, màu lục nhạt của dung dịch nhạt dần.

Phương trình phản ứng Zn tác dụng với FeSO₄

Phương trình phân tử (đã cân bằng, hệ số đều bằng 1):

Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe↓

Phương trình ion rút gọn:

Zn + Fe²⁺ → Zn²⁺ + Fe

Gốc SO₄²⁻ không tham gia phản ứng, chỉ “đổi chủ” từ muối sắt sang muối kẽm. Vì vậy khi viết bản chất, em nên dùng phương trình ion rút gọn cho gọn và đúng.

Điều kiện và hiện tượng nhận biết

Nội dung	Chi tiết
Điều kiện	Nhiệt độ thường; FeSO₄ ở dạng dung dịch; kẽm tiếp xúc trực tiếp với dung dịch
Loại phản ứng	Thế, oxi hoá – khử
Hiện tượng	Thanh kẽm mòn dần; có kim loại sắt màu xám bám ngoài thanh kẽm; dung dịch từ màu lục nhạt chuyển dần thành không màu (khi FeSO₄ phản ứng hết)
Sản phẩm	Muối ZnSO₄ tan, kim loại Fe

Lưu ý: nếu dung dịch ban đầu có lẫn Fe³⁺ do sắt(II) bị oxi hoá trong không khí, màu dung dịch sẽ hơi vàng nâu, hiện tượng khó quan sát hơn.

Vì sao phản ứng xảy ra?

Có hai cách giải thích mà đề thi hay hỏi:

Theo dãy hoạt động hoá học (lớp 9): K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au. Zn đứng trước Fe nên Zn đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối của Fe.
Theo dãy điện hoá (lớp 12): cặp Zn²⁺/Zn có thế điện cực chuẩn khoảng −0,76 V, thấp hơn cặp Fe²⁺/Fe (khoảng −0,44 V). Chất khử mạnh (Zn) phản ứng với chất oxi hoá mạnh (Fe²⁺) tạo chất khử yếu hơn (Fe) và chất oxi hoá yếu hơn (Zn²⁺).

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e (Zn là chất khử, bị oxi hoá)
Fe²⁺ + 2e → Fe⁰ (Fe²⁺ là chất oxi hoá, bị khử)
Số electron cho = số electron nhận = 2 nên hệ số của mọi chất đều là 1.

Mẹo nhớ: “Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu ra khỏi muối” – nhưng phải loại trừ các kim loại tác dụng với nước ở điều kiện thường như Na, K, Ca, Ba.

Khối lượng thanh kẽm thay đổi thế nào?

Cứ 1 mol Zn (65 g) tan ra thì có 1 mol Fe (56 g) bám vào thanh. Do đó khối lượng thanh kim loại giảm 9 g cho mỗi mol Zn phản ứng, còn khối lượng dung dịch tăng 9 g (muối ZnSO₄ nặng hơn FeSO₄ một lượng tương ứng). Đây là chỗ nhiều bạn nhầm với phản ứng Zn + CuSO₄, nơi thanh kim loại giảm 1 g/mol vì Cu = 64.

Những phản ứng dễ nhầm

Cu + FeSO₄: không xảy ra, vì Cu yếu hơn Fe.
Fe + ZnSO₄: không xảy ra, đây là chiều ngược lại của phản ứng trên.
Zn + Fe₂(SO₄)₃: với lượng Zn vừa đủ, Zn khử Fe³⁺ thành Fe²⁺ trước: Zn + 2Fe³⁺ → Zn²⁺ + 2Fe²⁺; Zn dư mới tiếp tục khử Fe²⁺ thành Fe.
Zn dư: Zn dư không phản ứng thêm với ZnSO₄ tạo thành.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 6,5 g Zn vào dung dịch chứa 0,2 mol FeSO₄, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Fe sinh ra và cho biết dung dịch sau phản ứng chứa những chất tan nào.

Giải: n_Zn = 6,5 : 65 = 0,1 mol; FeSO₄ dư vì 0,1 < 0,2. Theo phương trình, n_Fe = n_Zn = 0,1 mol, nên m_Fe = 0,1 × 56 = 5,6 g. Dung dịch sau phản ứng chứa ZnSO₄ (0,1 mol) và FeSO₄ dư (0,1 mol).

Bài 2. Nhúng thanh kẽm nặng 20 g vào dung dịch FeSO₄ dư. Sau một thời gian lấy thanh ra, rửa nhẹ, sấy khô thì cân được 19,1 g. Tính khối lượng Zn đã tan.

Giải: Khối lượng thanh giảm 20 − 19,1 = 0,9 g. Mỗi mol Zn phản ứng làm thanh giảm 9 g, nên n_Zn phản ứng = 0,9 : 9 = 0,1 mol, tức m_Zn tan = 0,1 × 65 = 6,5 g (và có 5,6 g Fe bám vào thanh).

Bài 3 (tự luận ngắn). Trong các cặp sau, cặp nào có phản ứng xảy ra: (a) Cu và FeSO₄; (b) Zn và FeSO₄; (c) Fe và ZnSO₄? Viết phương trình nếu có.

Đáp án: Chỉ cặp (b) có phản ứng: Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe. Cặp (a) và (c) không xảy ra vì kim loại yếu hơn không đẩy được kim loại mạnh hơn ra khỏi muối.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là Fe₂(SO₄)₃ hoặc Fe(OH)₂: sai, sản phẩm là ZnSO₄ và Fe.
Quên ký hiệu kết tủa/chất rắn của Fe, hoặc nói “có khí thoát ra”: phản ứng này không sinh khí.
Tính sai sự thay đổi khối lượng: nhớ lấy khối lượng kim loại tan trừ khối lượng kim loại bám vào (65 − 56 = 9).

Câu hỏi thường gặp

Zn có phản ứng với FeSO4 không?

Có. Zn đứng trước Fe trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy Fe ra khỏi dung dịch FeSO4: Zn + FeSO4 → ZnSO4 + Fe, xảy ra ở nhiệt độ thường.

Hiện tượng khi cho kẽm vào dung dịch FeSO4 là gì?

Kẽm tan dần, có chất rắn màu xám (sắt) bám lên bề mặt kẽm, dung dịch màu lục nhạt của FeSO4 nhạt dần đến không màu khi phản ứng hết.

Phản ứng Zn + FeSO4 thuộc loại nào?

Là phản ứng thế và là phản ứng oxi hoá – khử: Zn là chất khử (nhường 2e), Fe2+ là chất oxi hoá (nhận 2e).

Nhúng thanh Zn vào dung dịch FeSO4 thì khối lượng thanh tăng hay giảm?

Giảm. Mỗi mol Zn tan (65 g) thì có 1 mol Fe (56 g) bám vào, nên thanh giảm 9 g cho mỗi mol Zn phản ứng.