Trả lời nhanh
Khi cho Ba vào dung dịch CuSO4, phương trình tổng là: Ba + CuSO4 + 2H2O → Cu(OH)2↓ + H2↑ + BaSO4↓. Ba không đẩy được Cu ra khỏi muối vì Ba phản ứng với nước trước, tạo Ba(OH)2 và khí H2. Ba(OH)2 sau đó tác dụng với CuSO4 cho hai kết tủa: Cu(OH)2 màu xanh lam và BaSO4 màu trắng.
Phương trình phản ứng Ba + CuSO4
Ba + CuSO4 + 2H2O → Cu(OH)2↓ + H2↑ + BaSO4↓
- Điều kiện: nhiệt độ thường, Ba cho vào dung dịch CuSO4 (có nước).
- Loại phản ứng: phản ứng oxi hoá – khử (Ba → H2) kết hợp phản ứng trao đổi.
- Chất rắn thu được: Cu(OH)2 (xanh lam) và BaSO4 (trắng, không tan trong axit).
Vì sao Ba không đẩy Cu khỏi muối CuSO4?
Nhiều bạn thấy Ba đứng trước Cu trong dãy hoạt động hoá học nên viết Ba + CuSO4 → BaSO4 + Cu. Cách viết này sai trong dung dịch nước. Ba là kim loại kiềm thổ, hoạt động rất mạnh, nên gặp nước là phản ứng ngay, nhanh hơn nhiều so với việc đi “tranh” gốc sunfat với Cu2+.
Quy tắc cần nhớ: kim loại tan được trong nước ở nhiệt độ thường (Li, Na, K, Ca, Ba…) khi cho vào dung dịch muối sẽ phản ứng với nước trước, sau đó bazơ sinh ra mới phản ứng với muối.
Cơ chế hai bước và cách cân bằng
- Bước 1: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑
- Bước 2: Ba(OH)2 + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + BaSO4↓
Cộng hai phương trình, Ba(OH)2 xuất hiện ở hai vế nên được triệt tiêu, ta có phương trình tổng ở trên.
Kiểm tra cân bằng:
| Nguyên tố | Vế trái | Vế phải |
|---|---|---|
| Ba | 1 | 1 (BaSO4) |
| Cu | 1 | 1 |
| S | 1 | 1 |
| H | 4 (2H2O) | 2 (Cu(OH)2) + 2 (H2) = 4 |
| O | 4 + 2 = 6 | 2 + 4 = 6 |
Hiện tượng quan sát được
- Mẩu Ba tan dần, có bọt khí không màu thoát ra (H2), dung dịch nóng lên nhẹ do phản ứng toả nhiệt.
- Xuất hiện kết tủa xanh lam của Cu(OH)2 lẫn kết tủa trắng của BaSO4, nên kết tủa nhìn chung có màu xanh nhạt, đục.
- Màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần khi Cu2+ bị kết tủa hết.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Cu: đây là phản ứng chỉ xảy ra với kim loại không tan trong nước (như Fe, Zn…) đẩy Cu khỏi muối.
- Quên kết tủa BaSO4, chỉ ghi Cu(OH)2. Ion Ba2+ và SO42− luôn tạo kết tủa trắng.
- Quên khí H2 hoặc quên 2H2O ở vế trái nên phương trình không cân bằng.
- Tính khối lượng kết tủa mà bỏ sót một trong hai chất.
Mẹo nhớ: “Kim loại mạnh gặp dung dịch – nước lên trước, muối theo sau”.
So sánh với Na + CuSO4
Natri cũng đi theo hai bước, nhưng sản phẩm muối của Na tan nên chỉ có một kết tủa:
2Na + 2H2O + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 + H2↑
Điểm khác nhau mấu chốt: với Ba còn thêm BaSO4 không tan, nên khối lượng kết tủa lớn hơn.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 13,7 g Ba vào dung dịch CuSO4 dư. Tính thể tích khí H2 (đktc) và khối lượng kết tủa thu được.
Giải: nBa = 13,7 : 137 = 0,1 mol. Theo phương trình tổng: nH₂ = nCu(OH)₂ = nBaSO₄ = 0,1 mol.
- VH₂ = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
- m kết tủa = 0,1 × 98 + 0,1 × 233 = 9,8 + 23,3 = 33,1 g.
Bài 2. Nung kết tủa ở Bài 1 đến khối lượng không đổi. Tính khối lượng chất rắn còn lại.
Giải: Cu(OH)2 → CuO + H2O (nhiệt độ). BaSO4 không bị nhiệt phân. Chất rắn gồm 0,1 mol CuO (8 g) và 0,1 mol BaSO4 (23,3 g), tổng 31,3 g.
Bài 3. Cho Ba vào dung dịch CuSO4, kết tủa thu được gồm những chất nào?
A. Cu và BaSO4 B. Cu(OH)2 và BaSO4 C. Chỉ Cu(OH)2 D. Cu và Cu(OH)2
Đáp án: B. A và D sai vì Ba không đẩy Cu ra khỏi muối trong nước; C thiếu BaSO4 không tan.
Câu hỏi thường gặp
Ba có đẩy được Cu ra khỏi dung dịch CuSO4 không?
Không. Ba phản ứng với nước trước tạo Ba(OH)2 và H2, sau đó Ba(OH)2 tác dụng với CuSO4 tạo Cu(OH)2 và BaSO4. Không thu được kim loại Cu.
Hiện tượng khi cho Ba vào dung dịch CuSO4 là gì?
Ba tan dần, có khí không màu thoát ra, đồng thời xuất hiện kết tủa xanh lam Cu(OH)2 lẫn kết tủa trắng BaSO4.
Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng Ba + CuSO4?
Ba + 2H2O + Cu2+ + SO4(2-) → Cu(OH)2↓ + H2↑ + BaSO4↓. Đây là phương trình ion đầy đủ vì cả hai kết tủa đều chứa ion từ muối.
Kim loại nào khác phản ứng với dung dịch CuSO4 theo cách tương tự Ba?
Các kim loại tan trong nước ở nhiệt độ thường như Na, K, Ca. Chúng phản ứng với nước trước rồi bazơ sinh ra phản ứng với CuSO4.