K + CuSO4 + H2O → K2SO4 + H2 + Cu(OH)2: phương trình và hiện tượng
Lớp 9Hóa học

K + CuSO4 + H2O → K2SO4 + H2 + Cu(OH)2: phương trình và hiện tượng

Trả lời nhanh

Khi cho kim loại K vào dung dịch CuSO4, K không đẩy được Cu mà phản ứng với nước trước. Phương trình tổng: 2K + CuSO4 + 2H2O → K2SO4 + H2↑ + Cu(OH)2↓. Hiện tượng: K tan dần, có khí không màu thoát ra và xuất hiện kết tủa xanh lam.

Phương trình hoá học của K với dung dịch CuSO4

2K + CuSO4 + 2H2O → K2SO4 + H2↑ + Cu(OH)2↓

Điều kiện: nhiệt độ thường, K cho vào dung dịch (không phải CuSO4 khan, không phải muối nóng chảy).

Chất Vai trò Trạng thái / màu sắc
K Chất khử Kim loại màu trắng bạc, mềm
CuSO4 Muối phản ứng với KOH Dung dịch màu xanh lam
H2O Chất oxi hoá (bị K khử) Dung môi
H2 Sản phẩm Khí không màu
Cu(OH)2 Sản phẩm Kết tủa xanh lam
K2SO4 Sản phẩm Tan trong dung dịch

Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn

Đây là điểm mấu chốt mà nhiều bạn bỏ qua. Phương trình tổng ở trên thực chất là kết quả cộng của hai phản ứng nối tiếp:

  1. Giai đoạn 1: K tác dụng với nước của dung dịch: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
  2. Giai đoạn 2: KOH vừa tạo ra tác dụng với muối đồng: 2KOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + K2SO4

Cộng hai phương trình rồi giản ước 2KOH ở hai vế, ta được phương trình tổng. Khi làm bài, nếu đề yêu cầu “viết các phương trình xảy ra” thì nên viết cả hai bước.

Cách cân bằng nhanh

  • Vế phải có K2SO4 (2 nguyên tử K) → đặt hệ số 2 trước K.
  • Vế phải có H2 và Cu(OH)2: tổng 4 nguyên tử H → vế trái cần 2H2O.
  • Kiểm tra oxi: vế trái 4 + 2 = 6; vế phải 4 + 2 = 6. Đã cân bằng.

Đếm lại: K (2 = 2), Cu (1 = 1), S (1 = 1), H (4 = 2 + 2), O (6 = 6).

Hiện tượng quan sát được

  • Mẩu K nóng chảy thành giọt tròn, chạy nhanh trên mặt dung dịch vì phản ứng toả nhiều nhiệt.
  • Có khí không màu thoát ra (H2); có thể cháy với ngọn lửa màu tím nhạt do hơi kali.
  • Dung dịch xuất hiện kết tủa xanh lam là Cu(OH)2; màu xanh của dung dịch nhạt dần khi CuSO4 bị tiêu thụ.
  • Nếu đun nóng, kết tủa chuyển thành chất rắn màu đen: Cu(OH)2 → CuO + H2O (t°). Nhiệt toả ra từ phản ứng đôi khi đủ làm một phần kết tủa hoá đen.

Vì sao K không đẩy được Cu ra khỏi muối?

Theo dãy hoạt động hoá học, K đứng trước Cu nên về lí thuyết K khử được Cu2+. Tuy nhiên K là kim loại rất mạnh, phản ứng với nước ngay ở nhiệt độ thường, và trong dung dịch thì nước có mặt với lượng lớn. Vì thế K phản ứng với nước trước, tạo KOH; chính KOH mới kết hợp với Cu2+.

Do đó sản phẩm không có Cu kim loại màu đỏ. Phản ứng sau là sai: 2K + CuSO4 → K2SO4 + Cu.

Mẹo nhớ: Kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và Ba, Ca khi vào dung dịch muối đều “gặp nước trước, gặp muối sau”. Muốn điều chế kim loại bằng cách đẩy muối thì phải dùng kim loại trung bình, yếu như Fe, Zn, Mg (không phản ứng với nước ở điều kiện thường).

Phương trình ion thu gọn

2K + 2H2O + Cu2+ → 2K+ + H2↑ + Cu(OH)2↓

Ion SO42− không tham gia, chỉ làm “khán giả” nên không xuất hiện trong phương trình ion.

Các kim loại tương tự

Kim loại Phương trình tổng với CuSO4 + H2O
Na 2Na + CuSO4 + 2H2O → Na2SO4 + H2↑ + Cu(OH)2↓
Ba Ba + CuSO4 + 2H2O → BaSO4↓ + H2↑ + Cu(OH)2↓ (hai kết tủa)

Với Ba, kết tủa thu được gồm BaSO4 màu trắng lẫn Cu(OH)2 màu xanh – điểm khác biệt hay gặp trong câu hỏi so sánh.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết sản phẩm là Cu thay vì Cu(OH)2.
  • Quên hệ số 2 của nước, dẫn tới sai số nguyên tử H và O.
  • Quên mũi tên ↑ cho H2 và ↓ cho Cu(OH)2.
  • Khi tính khối lượng kết tủa lại tính theo K mà không xét CuSO4 dư hay thiếu. Nếu K dư thì KOH dư, lúc đó vẫn không hoà tan được Cu(OH)2 (không như Al(OH)3 hay Zn(OH)2), nên lượng kết tủa vẫn tính theo CuSO4.

Bài tập vận dụng

Ví dụ (tự đặt): Cho 7,8 g K vào dung dịch CuSO4 dư. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng kết tủa.

nK = 7,8 : 39 = 0,2 mol. Theo phương trình tổng, nH2 = nCu(OH)2 = 0,2 : 2 = 0,1 mol. VH2 = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít; mCu(OH)2 = 0,1 × 98 = 9,8 g.

Bài 1. Cho 3,9 g K vào dung dịch CuSO4 dư. Tính VH2 (đktc) và m kết tủa.

Đáp án: nK = 0,1 mol → nH2 = 0,05 mol → 1,12 lít; nCu(OH)2 = 0,05 mol → 4,9 g.

Bài 2. Nêu hiện tượng và viết phương trình khi cho Na vào dung dịch CuSO4.

Đáp án: Na tan, chạy trên mặt dung dịch, có khí không màu, xuất hiện kết tủa xanh lam. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑; 2NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4.

Bài 3. Vì sao dùng Fe có thể thu được Cu từ dung dịch CuSO4 còn dùng K thì không?

Đáp án: Fe không phản ứng với nước ở điều kiện thường nên đẩy trực tiếp Cu2+: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. K phản ứng với nước trước tạo KOH nên sinh Cu(OH)2, không sinh Cu.

Câu hỏi thường gặp

K + CuSO4 có tạo ra Cu không?

Không. K phản ứng với nước trước tạo KOH và H2, sau đó KOH tác dụng với CuSO4 tạo kết tủa Cu(OH)2 màu xanh lam, không có Cu kim loại.

Phương trình K + CuSO4 + H2O cân bằng như thế nào?

2K + CuSO4 + 2H2O → K2SO4 + H2↑ + Cu(OH)2↓. Số nguyên tử mỗi nguyên tố hai vế: K 2, Cu 1, S 1, H 4, O 6.

Hiện tượng khi cho K vào dung dịch CuSO4 là gì?

K tan, nóng chảy và chạy trên mặt dung dịch, có khí không màu thoát ra, đồng thời xuất hiện kết tủa xanh lam Cu(OH)2.

Kết tủa Cu(OH)2 đun nóng thì được gì?

Cu(OH)2 bị nhiệt phân thành CuO màu đen và hơi nước: Cu(OH)2 → CuO + H2O (nhiệt độ).

Bài học liên quan