Mg + CuSO4 tạo MgSO4 và Cu: đếm Mg, Cu, S, O
Lớp 9Hóa học

Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu: Phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu↓. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường trong dung dịch. Hiện tượng: màu xanh lam của dung dịch nhạt dần, có chất rắn màu đỏ (đồng) bám lên thanh magie. Vì Mg đứng trước Cu trong dãy hoạt động hoá học nên Mg đẩy được Cu ra khỏi muối.

Phương trình hoá học Mg + CuSO4

Phương trình phân tử (đã cân bằng, hệ số đều bằng 1):

Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu↓

Phương trình ion rút gọn:

Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu

Ion SO42− không tham gia phản ứng, nó chỉ “đổi chủ” từ Cu2+ sang Mg2+. Vì vậy, khi viết ion rút gọn em chỉ cần giữ lại kim loại và cation kim loại.

Điều kiện và hiện tượng

  • Điều kiện: nhiệt độ thường, Mg tiếp xúc với dung dịch CuSO4. Mg nên được chà sạch lớp oxit bên ngoài để phản ứng nhanh hơn.
  • Hiện tượng: dung dịch xanh lam (màu của Cu2+) nhạt dần đến mất màu nếu CuSO4 hết; trên bề mặt Mg xuất hiện lớp kim loại màu đỏ gạch là Cu.
  • Quan sát thêm: dung dịch CuSO4 có tính axit yếu do Cu2+ thuỷ phân, nên đôi khi thấy vài bọt khí H2 thoát ra từ thanh Mg. Đây là phản ứng phụ nhỏ, bài tập không tính đến.

Bản chất: phản ứng thế và oxi hoá – khử

Đây là phản ứng thế giữa kim loại và dung dịch muối. Số oxi hoá thay đổi như sau:

  • Mg0 → Mg2+ + 2e: Mg là chất khử (bị oxi hoá).
  • Cu2+ + 2e → Cu0: CuSO4 (ion Cu2+) là chất oxi hoá (bị khử).

Về thế điện cực chuẩn: E°(Mg2+/Mg) = −2,37 V, E°(Cu2+/Cu) = +0,34 V. Cặp có E° lớn hơn (Cu2+/Cu) có dạng oxi hoá mạnh hơn, nên nó oxi hoá dạng khử của cặp E° nhỏ hơn (Mg). Đây là quy tắc α em học ở lớp 12.

Vì sao Mg đẩy được Cu mà Cu không đẩy được Mg?

Trong dãy hoạt động hoá học: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Au, kim loại đứng trước mạnh hơn kim loại đứng sau. Mg hoạt động mạnh hơn Cu nên nhường electron cho Cu2+. Chiều ngược lại không xảy ra: Cu + MgSO4 → không phản ứng.

Mẹo nhớ: kim loại “mạnh” đẩy kim loại “yếu” ra khỏi muối, trừ các kim loại tan trong nước như K, Na, Ca, Ba (chúng phản ứng với nước trước).

Các dạng bài tập thường gặp

Dạng 1: Tính lượng chất khi cho Mg vào dung dịch CuSO4

Ví dụ (tự đặt): Cho 2,4 g Mg vào 200 ml dung dịch CuSO4 0,2M. Tính khối lượng chất rắn thu được và nồng độ MgSO4 trong dung dịch sau phản ứng (coi thể tích không đổi).

  1. nMg = 2,4 : 24 = 0,1 mol; nCuSO4 = 0,2 × 0,2 = 0,04 mol.
  2. Theo phương trình tỉ lệ 1 : 1, CuSO4 hết, Mg dư 0,1 − 0,04 = 0,06 mol.
  3. Chất rắn gồm Cu (0,04 mol) và Mg dư (0,06 mol): m = 0,04 × 64 + 0,06 × 24 = 2,56 + 1,44 = 4,00 g.
  4. nMgSO4 = 0,04 mol → CM = 0,04 : 0,2 = 0,2M.

Dạng 2: Bài toán tăng – giảm khối lượng thanh kim loại

Với 1 mol Mg tan (24 g) thì có 1 mol Cu bám vào (64 g), nên khối lượng thanh tăng 40 g cho mỗi mol phản ứng.

Ví dụ (tự đặt): Nhúng thanh Mg nặng 10 g vào dung dịch CuSO4, sau một thời gian lấy ra, rửa sạch, sấy khô thấy nặng 10,8 g. Tính khối lượng Cu bám vào.

  • Khối lượng tăng: 10,8 − 10 = 0,8 g.
  • nMg phản ứng = 0,8 : 40 = 0,02 mol → nCu = 0,02 mol.
  • mCu = 0,02 × 64 = 1,28 g.

Lỗi sai thường gặp

  • Quên ghi dấu ↓ cho Cu hoặc viết nhầm sản phẩm thành Cu2+.
  • Khi tính khối lượng chất rắn, chỉ tính Cu mà quên Mg dư (nếu Mg dư).
  • Khi tính tăng giảm khối lượng, lấy nhầm dấu: Mg (24) đẩy Cu (64) thì thanh tăng, còn Zn hay Fe đẩy Ag mới là trường hợp khác.
  • Cho Mg dư vào dung dịch chứa nhiều muối: Mg đẩy ion có tính oxi hoá mạnh hơn trước (ví dụ Ag+ trước Cu2+).

Bài luyện tập

  1. Câu 1. Cho 1,2 g Mg vào 100 ml dung dịch CuSO4 0,3M. Tính khối lượng Cu sinh ra.
    Đáp án: nMg = 0,05; nCuSO4 = 0,03 → CuSO4 hết, mCu = 0,03 × 64 = 1,92 g.
  2. Câu 2. Cu có đẩy được Mg ra khỏi dung dịch MgSO4 không? Giải thích.
    Đáp án: Không, vì Cu đứng sau Mg trong dãy hoạt động hoá học, Cu yếu hơn Mg.
  3. Câu 3. Nhúng thanh Mg vào dung dịch CuSO4, khối lượng thanh tăng 1,6 g. Tính số mol Mg đã tan.
    Đáp án: 1,6 : 40 = 0,04 mol.

Câu hỏi thường gặp

Mg tác dụng với CuSO4 thuộc loại phản ứng gì?

Đây là phản ứng thế và là phản ứng oxi hoá – khử: Mg bị oxi hoá thành Mg2+, ion Cu2+ bị khử thành Cu.

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

Dung dịch xanh lam nhạt dần, có kim loại màu đỏ (Cu) bám trên thanh Mg. Có thể thấy thêm ít bọt khí H2 do dung dịch CuSO4 có tính axit nhẹ.

Cu có phản ứng với MgSO4 không?

Không. Cu đứng sau Mg trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được Mg ra khỏi muối.

Khi nhúng thanh Mg vào dung dịch CuSO4 thì khối lượng thanh tăng hay giảm?

Tăng, vì cứ 1 mol Mg (24 g) tan thì có 1 mol Cu (64 g) bám vào, khối lượng thanh tăng 40 g cho mỗi mol phản ứng.

Bài học liên quan