Trả lời nhanh
Phương trình: Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường trong dung dịch vì kẽm hoạt động hoá học mạnh hơn đồng. Hiện tượng: có lớp kim loại màu đỏ bám ngoài thanh kẽm, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần. Đây là phản ứng thế và cũng là phản ứng oxi hoá – khử.
Phương trình hoá học Zn + CuSO4
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu↓
- Kẽm (Zn): kim loại màu xám xanh.
- Đồng(II) sunfat (CuSO4): tan trong nước, cho dung dịch màu xanh lam.
- Kẽm sunfat (ZnSO4): muối tan, dung dịch không màu.
- Đồng (Cu): kim loại màu đỏ, không tan, bám vào thanh kẽm.
Phương trình đã cân bằng: mỗi nguyên tố có số nguyên tử hai vế bằng nhau (1 Zn, 1 Cu, 1 gốc SO4) nên hệ số đều bằng 1.
Điều kiện và hiện tượng phản ứng
| Nội dung | Mô tả |
|---|---|
| Điều kiện | Nhiệt độ thường, Zn tiếp xúc với dung dịch muối CuSO4 |
| Hiện tượng 1 | Một lớp chất rắn màu đỏ (Cu) bám lên bề mặt thanh kẽm |
| Hiện tượng 2 | Dung dịch từ xanh lam nhạt dần đến không màu nếu CuSO4 phản ứng hết |
| Hiện tượng 3 | Thanh kẽm mòn dần, không có khí thoát ra |
Vì sao phản ứng xảy ra?
Trong dãy hoạt động hoá học của kim loại, kẽm đứng trước đồng:
K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Au
Quy tắc: kim loại đứng trước (không tác dụng với nước ở điều kiện thường) đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. Zn không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường, nên nó đẩy trực tiếp Cu ra khỏi CuSO4.
Bản chất oxi hoá – khử
Viết dạng ion thu gọn: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
- Quá trình oxi hoá: Zn → Zn2+ + 2e (Zn là chất khử).
- Quá trình khử: Cu2+ + 2e → Cu (Cu2+ là chất oxi hoá).
Mẹo nhớ: “khử cho – O nhận”, tức chất khử cho electron, chất oxi hoá nhận electron. Ở đây Zn cho 2e, Cu2+ nhận 2e nên số electron cân bằng.
Phản ứng ngược lại không xảy ra
Cu + ZnSO4 → không phản ứng, vì đồng yếu hơn kẽm nên không đẩy được kẽm ra khỏi muối. Đây là ý hay gặp trong câu hỏi “cặp chất nào xảy ra phản ứng”.
Bài tập minh hoạ: thanh kẽm tăng hay giảm khối lượng?
Với 1 mol phản ứng: tan vào dung dịch 1 mol Zn (65 g) và bám vào thanh 1 mol Cu (64 g). Vậy khối lượng thanh kẽm giảm 1 gam trên mỗi mol Zn phản ứng, còn khối lượng dung dịch tăng 1 gam.
Ví dụ (tự đặt): Nhúng thanh Zn dư vào 200 ml dung dịch CuSO4 0,5M đến khi phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng thanh kẽm thay đổi.
- n(CuSO4) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol.
- Zn dư nên CuSO4 hết: n(Zn phản ứng) = n(Cu sinh ra) = 0,1 mol.
- Zn tan: 0,1 × 65 = 6,5 g; Cu bám vào: 0,1 × 64 = 6,4 g.
- Khối lượng thanh giảm 6,5 − 6,4 = 0,1 g.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm rằng thanh kẽm “nặng thêm” vì có đồng bám vào. Thực tế Zn nặng hơn Cu (65 > 64) nên thanh nhẹ đi.
- Viết Cu tan hoặc tạo kết tủa trắng. Cu là chất rắn màu đỏ, ZnSO4 tan.
- Quên xét chất dư khi cho lượng Zn và CuSO4 cụ thể. Phải so sánh số mol trước khi tính.
- Viết phản ứng với Zn ở dạng nóng chảy hoặc cần đun nóng. Phản ứng này xảy ra ở nhiệt độ thường.
Bài luyện tập có đáp án
Bài 1. Nhúng thanh Zn nặng 20 g vào dung dịch chứa 0,05 mol CuSO4 (Zn dư). Sau phản ứng, thanh nặng bao nhiêu gam?
Đáp án: Thanh giảm 0,05 × 1 = 0,05 g, còn 19,95 g.
Bài 2. Cho 3,25 g Zn vào dung dịch chứa 0,1 mol CuSO4. Tính khối lượng Cu sinh ra và cho biết dung dịch sau phản ứng có chất nào.
Đáp án: n(Zn) = 3,25 : 65 = 0,05 mol < 0,1 mol nên Zn hết. Cu sinh ra: 0,05 mol, tức 3,2 g. Dung dịch có 0,05 mol ZnSO4 và 0,05 mol CuSO4 dư.
Bài 3. Cặp chất nào xảy ra phản ứng: (a) Cu và ZnSO4; (b) Zn và CuSO4; (c) Ag và CuSO4?
Đáp án: Chỉ (b). Ở (a) và (c), kim loại đơn chất đều yếu hơn kim loại trong muối.
Câu hỏi thường gặp
Zn + CuSO4 là phản ứng gì?
Đây là phản ứng thế, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử: Zn bị oxi hoá thành Zn²⁺, Cu²⁺ bị khử thành Cu.
Hiện tượng khi cho kẽm vào dung dịch CuSO4 là gì?
Có lớp kim loại đỏ (Cu) bám ngoài thanh kẽm, dung dịch xanh lam nhạt dần, thanh kẽm mòn dần và không có khí thoát ra.
Vì sao thanh kẽm giảm khối lượng sau phản ứng?
Mỗi mol Zn tan ra là 65 g, trong khi mỗi mol Cu bám vào chỉ nặng 64 g nên thanh giảm 1 g trên mỗi mol phản ứng.
Cu có đẩy được Zn ra khỏi dung dịch ZnSO4 không?
Không. Đồng đứng sau kẽm trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được kẽm ra khỏi muối.