Cu + S → CuS: Phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Khi đun nóng, đồng phản ứng với lưu huỳnh theo phương trình: Cu + S → CuS (điều kiện: nhiệt độ). Đồng là chất khử (Cu⁰ → Cu⁺²), lưu huỳnh là chất oxi hoá (S⁰ → S^-2). Sản phẩm đồng(II) sunfua CuS là chất rắn màu đen. Phương trình này đã cân bằng sẵn với hệ số 1 : 1 : 1.

Phương trình hoá học Cu + S

Cu + S →(t°) CuS

Chất tham gia: đồng (Cu) – kim loại màu đỏ; lưu huỳnh (S) – chất rắn màu vàng.
Điều kiện: đun nóng (ở nhiệt độ thường phản ứng gần như không xảy ra).
Sản phẩm: đồng(II) sunfua CuS, chất rắn màu đen, không tan trong nước.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: Cu⁰ + S⁰ → Cu⁺²S^-2.
Viết quá trình: Cu⁰ → Cu⁺² + 2e (quá trình oxi hoá); S⁰ + 2e → S^-2 (quá trình khử).
Số electron nhường bằng số electron nhận (đều là 2) nên hệ số các chất đều bằng 1.

Chất	Sự thay đổi số oxi hoá	Vai trò
Cu	0 → +2	Chất khử (bị oxi hoá)
S	0 → -2	Chất oxi hoá (bị khử)

Hiện tượng nhận biết

Trộn bột đồng đỏ với bột lưu huỳnh vàng rồi đun nóng: hỗn hợp sáng lên, màu vàng của lưu huỳnh mất dần và chất rắn chuyển sang màu đen (đồng sunfua). Nếu đun hơi lưu huỳnh với dây đồng nóng đỏ, dây đồng cháy sáng trong hơi lưu huỳnh.

Lưu ý: Cu có thể tạo cả CuS và Cu₂S

Đồng có hai số oxi hoá thường gặp là +1 và +2. Lưu huỳnh là chất oxi hoá không quá mạnh nên trong thực tế, ở nhiệt độ cao và khi đồng dư, sản phẩm chủ yếu là Cu₂S:

2Cu + S →(t°) Cu₂S

Trong các bài tập phổ thông, nếu đề cho sẵn sản phẩm là CuS thì dùng phương trình Cu + S → CuS; nếu đề cho sản phẩm là Cu₂S thì dùng phương trình thứ hai. Hãy đọc kĩ đề để chọn đúng sản phẩm.

So sánh với Fe + S

Sắt tác dụng với lưu huỳnh tạo FeS (Fe + S → FeS), trong đó sắt chỉ lên số oxi hoá +2 vì S yếu hơn O₂ hay Cl₂ (các chất này đưa Fe lên +3). Mẹo nhớ: lưu huỳnh là “chất oxi hoá nhẹ tay”, đưa kim loại đa hoá trị lên mức thấp hơn. Với Cu, “mức thấp” là +1 (Cu₂S) nhưng đề phổ thông thường cho CuS.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Đun nóng 6,4 g Cu với lưu huỳnh dư theo phản ứng Cu + S → CuS. Tính khối lượng CuS thu được.

Giải: n_Cu = 6,4 : 64 = 0,1 mol → n_CuS = 0,1 mol → m = 0,1 × 96 = 9,6 g.

Bài 2. Nung hỗn hợp gồm 3,2 g Cu và 2,4 g S (phản ứng hoàn toàn, tạo CuS). Chất nào dư, dư bao nhiêu gam? Tính khối lượng CuS.

Giải: n_Cu = 0,05 mol; n_S = 2,4 : 32 = 0,075 mol. Tỉ lệ 1 : 1 nên Cu hết, S dư 0,075 − 0,05 = 0,025 mol → m_{S dư} = 0,8 g. m_CuS = 0,05 × 96 = 4,8 g.

Bài 3. Cũng với 6,4 g Cu dư so với S, nếu sản phẩm là Cu₂S thì thu được tối đa bao nhiêu gam?

Giải: 2Cu + S → Cu₂S; n_Cu₂S = 0,1 : 2 = 0,05 mol → m = 0,05 × 160 = 8 g (M_Cu₂S = 2×64 + 32 = 160).

Lỗi sai thường gặp

Quên điều kiện nhiệt độ (t°) khi viết phương trình.
Viết sản phẩm CuS₂ hoặc Cu₂S không theo yêu cầu đề.
Nhầm khối lượng mol: CuS = 96 g/mol, Cu₂S = 160 g/mol.
Không xét chất dư khi đề cho khối lượng cả hai chất.

Câu hỏi thường gặp

Cu tác dụng với S ở điều kiện nào?

Phản ứng cần đun nóng. Ở nhiệt độ thường, đồng và lưu huỳnh gần như không phản ứng với nhau.

Sản phẩm của Cu + S là CuS hay Cu2S?

Trong bài tập phổ thông thường viết Cu + S → CuS. Thực tế ở nhiệt độ cao, đồng dư thì tạo chủ yếu Cu2S theo phương trình 2Cu + S → Cu2S. Hãy làm theo sản phẩm mà đề bài cho.

Trong phản ứng Cu + S, chất nào là chất oxi hoá?

Lưu huỳnh là chất oxi hoá vì số oxi hoá giảm từ 0 xuống -2; đồng là chất khử vì số oxi hoá tăng từ 0 lên +2.

CuS có màu gì, có tan trong nước không?

CuS là chất rắn màu đen, không tan trong nước.