Trả lời nhanh
CuSO4 ra CuCl2 khi cho dung dịch đồng(II) sunfat tác dụng với dung dịch bari clorua: CuSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + CuCl2. Đây là phản ứng trao đổi xảy ra ở điều kiện thường. Hiện tượng là xuất hiện kết tủa màu trắng BaSO4 không tan trong axit, còn dung dịch vẫn có màu xanh lam của ion Cu2+.
Phương trình phản ứng
Phương trình phân tử: CuSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + CuCl2
Phương trình ion đầy đủ: Cu2+ + SO42− + Ba2+ + 2Cl− → BaSO4↓ + Cu2+ + 2Cl−
Phương trình ion thu gọn: Ba2+ + SO42− → BaSO4↓
Phương trình đã cân bằng sẵn vì hệ số của mọi chất đều bằng 1: mỗi vế có 1 Cu, 1 Ba, 1 S, 4 O và 2 Cl.
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: hai chất đều ở dạng dung dịch, nhiệt độ thường, không cần xúc tác.
- Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng, lắng xuống đáy ống nghiệm. Phần dung dịch bên trên vẫn có màu xanh lam do Cu2+ không tham gia tạo kết tủa.
- Nhận biết kết tủa: BaSO4 không tan trong dung dịch HCl hoặc HNO3 loãng, dư. Đây là điểm khác biệt quan trọng với BaCO3 (kết tủa trắng nhưng tan trong axit và sủi bọt khí CO2).
Vì sao phản ứng xảy ra?
Đây là phản ứng giữa hai muối trong dung dịch. Điều kiện để phản ứng trao đổi xảy ra là sản phẩm phải có chất không tan, chất khí hoặc chất điện li yếu. Ở đây, hai ion Ba2+ và SO42− kết hợp thành BaSO4 có độ tan cực nhỏ, nên rời khỏi dung dịch dưới dạng kết tủa và kéo cân bằng về phía tạo sản phẩm.
Cu2+ và Cl− vẫn tồn tại trong dung dịch dưới dạng ion, nên trong ion thu gọn hai ion này không xuất hiện (chúng là ion “khán giả”). Muối CuCl2 tan tốt trong nước nên không tạo kết tủa.
Ứng dụng của phản ứng
- Nhận biết gốc sunfat: Dùng dung dịch BaCl2 (hoặc Ba(NO3)2) để thử ion SO42−; có kết tủa trắng không tan trong axit là có sunfat.
- Điều chế CuCl2 từ CuSO4: Sau khi lọc bỏ BaSO4, phần nước lọc là dung dịch CuCl2; đem cô cạn nhẹ sẽ thu được tinh thể muối.
Ngoài ra, có thể điều chế CuCl2 từ CuSO4 qua hai bước: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4, sau đó Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O.
Bài tập vận dụng
Bài 1: Tính khối lượng kết tủa
Cho dung dịch chứa 0,1 mol CuSO4 tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl2. Tính khối lượng kết tủa và khối lượng CuCl2 tạo thành.
Lời giải: Theo phương trình, n(BaSO4) = n(CuCl2) = n(CuSO4) = 0,1 mol. Khối lượng kết tủa m(BaSO4) = 0,1 × 233 = 23,3 gam. Khối lượng CuCl2 là 0,1 × 135 = 13,5 gam.
Bài 2: Phân biệt hai dung dịch
Có hai lọ mất nhãn chứa dung dịch CuSO4 và CuCl2. Làm thế nào để phân biệt?
Lời giải: Lấy mẫu thử, nhỏ dung dịch BaCl2 vào từng mẫu. Mẫu nào có kết tủa trắng là CuSO4; mẫu không có hiện tượng là CuCl2. Có thể kiểm tra thêm bằng dung dịch AgNO3: mẫu CuCl2 cho kết tủa trắng AgCl.
Bài 3: Nồng độ sau phản ứng
Trộn 100 ml dung dịch CuSO4 0,5M với 100 ml dung dịch BaCl2 0,5M. Tính nồng độ mol của CuCl2 trong dung dịch sau phản ứng.
Lời giải: Mỗi chất có 0,05 mol nên phản ứng vừa đủ, tạo 0,05 mol CuCl2. Thể tích dung dịch sau trộn là 0,2 lít nên CM(CuCl2) = 0,05 : 0,2 = 0,25M.
Lỗi sai hay gặp
- Quên kí hiệu mũi tên ↓ cho BaSO4, khiến bài làm thiếu thông tin về kết tủa.
- Viết CuCl2 là chất kết tủa. Thực tế muối này tan, chỉ có BaSO4 kết tủa.
- Nhầm khối lượng mol: M(BaSO4) = 137 + 32 + 4 × 16 = 233 g/mol, M(CuCl2) = 64 + 2 × 35,5 = 135 g/mol.
Câu hỏi thường gặp
CuSO4 + BaCl2 tạo ra chất gì?
Phản ứng tạo kết tủa trắng bari sunfat (BaSO4) và dung dịch đồng(II) clorua (CuCl2): CuSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + CuCl2.
Kết tủa BaSO4 có tan trong axit không?
Không. BaSO4 không tan trong dung dịch HCl hay HNO3 loãng, nên được dùng để nhận biết ion sunfat.
Phương trình ion thu gọn của phản ứng là gì?
Ba2+ + SO4 2− → BaSO4↓. Ion Cu2+ và Cl− không tham gia tạo kết tủa nên bị lược bỏ.
Dung dịch sau phản ứng có màu gì?
Dung dịch vẫn có màu xanh lam nhạt do ion Cu2+ còn lại, trên đáy có lớp kết tủa trắng BaSO4.