Trả lời nhanh
Phương trình: H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4. Hiện tượng: xuất hiện kết tủa màu đen CuS, màu xanh của dung dịch nhạt dần. Phản ứng xảy ra được vì CuS cực kì ít tan và không tan trong axit loãng như H2SO4, nên cân bằng bị kéo hẳn về phía tạo kết tủa.
Phương trình phản ứng H2S + CuSO4
Phương trình phân tử:
H2S + CuSO4 → CuS↓(đen) + H2SO4
Phương trình ion đầy đủ: H2S + Cu2+ + SO42− → CuS↓ + 2H+ + SO42−
Phương trình ion thu gọn: H2S + Cu2+ → CuS↓ + 2H+
Đây là phản ứng trao đổi ion, không có sự thay đổi số oxi hoá: Cu luôn +2, S trong H2S và CuS đều −2. Phản ứng xảy ra ở điều kiện thường, không cần xúc tác hay đun nóng.
Hiện tượng nhận biết
- Sục khí H2S (hoặc cho nước sulfur hydride) vào dung dịch CuSO4 màu xanh lam: xuất hiện kết tủa đen.
- Càng nhiều CuS tạo ra, dung dịch càng nhạt màu xanh (vì ion Cu2+ bị kéo ra khỏi dung dịch).
- Kết tủa đen không tan khi nhỏ thêm H2SO4 loãng hoặc HCl loãng.
Vì sao axit yếu H2S lại “đẩy” được axit mạnh H2SO4?
Nhiều bạn thắc mắc: H2S là axit yếu, H2SO4 là axit mạnh, sao phản ứng lại xảy ra? Câu trả lời nằm ở điều kiện của phản ứng trao đổi ion: sản phẩm phải có chất kết tủa, chất khí hoặc chất điện li yếu.
Ở đây CuS có độ tan rất nhỏ. Dù H2S chỉ phân li ra rất ít ion S2−, lượng đó vẫn đủ để kết hợp với Cu2+ thành CuS. Axit H2SO4 sinh ra phân li hoàn toàn nhưng cũng không hoà tan nổi CuS, nên phản ứng không đảo chiều.
Mẹo nhớ: các sulfide của kim loại sau Pb trong dãy hoạt động và một số kim loại nặng như CuS, PbS, Ag2S, HgS, CdS đều đen hoặc có màu và không tan trong axit loãng. Vì vậy H2S phản ứng được với muối của chúng.
So sánh với một số muối khác
| Muối | Phản ứng với H2S? | Giải thích |
|---|---|---|
| CuSO4, CuCl2 | Có, tạo CuS↓ đen | CuS không tan trong axit loãng |
| Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 | Có, tạo PbS↓ đen | PbS không tan trong axit loãng |
| AgNO3 | Có, tạo Ag2S↓ đen | Ag2S rất ít tan |
| FeSO4, ZnSO4 | Không (trong môi trường axit) | FeS, ZnS tan trong axit loãng nên bị axit sinh ra hoà tan |
Ứng dụng
- Nhận biết khí H2S hoặc ion S2−: dùng dung dịch CuSO4 hoặc giấy lọc tẩm muối chì, thấy kết tủa/vết đen.
- Nhận biết ion Cu2+: kết tủa CuS đen là dấu hiệu đặc trưng.
- Loại bỏ H2S độc hại: cho khí đi qua dung dịch CuSO4 để giữ lại thành CuS.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Cu2S hoặc Cu + S. Không đúng: không có phản ứng oxi hoá khử, Cu vẫn là Cu2+, sản phẩm là CuS.
- Quên kí hiệu ↓ cho CuS hoặc ghi màu trắng. CuS màu đen.
- Kết luận “axit yếu không đẩy được axit mạnh” nên cho rằng không xảy ra phản ứng. Cần xét thêm điều kiện tạo kết tủa không tan trong axit.
- Viết CuS ở dạng ion trong phương trình ion thu gọn. CuS là chất kết tủa nên giữ nguyên dạng phân tử.
Bài tập vận dụng (ví dụ tự đặt)
Bài 1. Sục 0,05 mol H2S vào dung dịch chứa 0,08 mol CuSO4. Tính khối lượng kết tủa và số mol chất còn dư.
Giải: H2S phản ứng hết (0,05 mol < 0,08 mol) nên n(CuS) = 0,05 mol, m = 0,05 × 96 = 4,8 g. CuSO4 dư 0,08 − 0,05 = 0,03 mol; H2SO4 tạo ra 0,05 mol.
Bài 2. Dẫn 2,24 lít khí H2S (đktc) vào 200 mL dung dịch CuSO4 0,5M, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng kết tủa và nồng độ H2SO4 trong dung dịch sau phản ứng (coi thể tích không đổi).
Giải: n(H2S) = 0,1 mol; n(CuSO4) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol, vừa đủ. m(CuS) = 0,1 × 96 = 9,6 g. n(H2SO4) = 0,1 mol, CM = 0,1 / 0,2 = 0,5M.
Bài 3. Hãy cho biết dung dịch nào sau đây tạo kết tủa đen khi sục khí H2S: FeCl2, Pb(NO3)2, ZnSO4, CuCl2?
Đáp án: Pb(NO3)2 (PbS đen) và CuCl2 (CuS đen). FeCl2 và ZnSO4 không phản ứng vì FeS, ZnS tan trong axit sinh ra.
Ghi nhớ
- H2S + CuSO4 → CuS↓ đen + H2SO4; ion thu gọn: H2S + Cu2+ → CuS↓ + 2H+.
- Là phản ứng trao đổi, không đổi số oxi hoá.
- CuS không tan trong axit loãng nên phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng.
Câu hỏi thường gặp
H2S tác dụng với CuSO4 có hiện tượng gì?
Xuất hiện kết tủa màu đen là CuS, dung dịch CuSO4 màu xanh lam nhạt dần do ion Cu2+ bị chuyển thành kết tủa.
CuS có tan trong H2SO4 loãng không?
Không. CuS không tan trong các axit loãng như H2SO4 hay HCl loãng, đó là lí do phản ứng H2S + CuSO4 xảy ra hoàn toàn dù H2S là axit yếu.
Phản ứng H2S + CuSO4 có phải phản ứng oxi hoá khử không?
Không. Cu giữ số oxi hoá +2 và S giữ số oxi hoá −2 trước và sau phản ứng, đây là phản ứng trao đổi ion tạo kết tủa.
Vì sao H2S không phản ứng với FeSO4 hay ZnSO4?
Vì FeS và ZnS tan được trong axit loãng. Axit H2SO4 sinh ra sẽ hoà tan lại kết tủa, nên phản ứng không xảy ra hoặc không thể tiến hành đến cùng.