Trả lời nhanh
Phương trình đã cân bằng: 2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe. Nhôm hoạt động hoá học mạnh hơn sắt nên đẩy sắt ra khỏi dung dịch muối sắt(II) sunfat. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường: dung dịch lục nhạt dần, có chất rắn màu xám bám trên thanh nhôm.
Phương trình hoá học Al tác dụng với FeSO4
Đây là phản ứng thế giữa kim loại và dung dịch muối:
2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe↓
| Chất | Tên gọi | Trạng thái, màu sắc |
|---|---|---|
| Al | Nhôm | Rắn, màu trắng bạc |
| FeSO4 | Sắt(II) sunfat | Dung dịch màu lục nhạt |
| Al2(SO4)3 | Nhôm sunfat | Dung dịch không màu |
| Fe | Sắt | Rắn, màu xám, bám vào thanh nhôm |
Điều kiện và hiện tượng phản ứng
- Điều kiện: nhiệt độ thường, nhôm tiếp xúc trực tiếp với dung dịch FeSO4.
- Hiện tượng: màu lục nhạt của dung dịch nhạt dần rồi mất màu nếu FeSO4 phản ứng hết; trên bề mặt nhôm xuất hiện lớp chất rắn màu xám là sắt.
Lưu ý: nhôm có lớp oxit Al2O3 rất mỏng bảo vệ bên ngoài nên lúc đầu phản ứng có thể chậm. Muốn thấy rõ, em chà sạch lớp oxit hoặc dùng bột nhôm.
Vì sao phản ứng xảy ra?
Dãy hoạt động hoá học của kim loại có thứ tự: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Au. Kim loại đứng trước (mạnh hơn) đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. Al đứng trước Fe nên phản ứng xảy ra.
Theo thế điện cực chuẩn (lớp 12): cặp Al3+/Al có tính khử mạnh hơn cặp Fe2+/Fe, nên Al khử được Fe2+ thành Fe.
Mẹo nhớ: kim loại nào “đứng trước” thì “nhường electron” cho ion kim loại đứng sau.
Cân bằng phương trình bằng phương pháp electron
- Xác định số oxi hoá thay đổi: Al0 → Al+3 (nhường 3e); Fe+2 → Fe0 (nhận 2e).
- Bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6: nhân Al với 2, nhân Fe2+ với 3.
2 × (Al → Al3+ + 3e)
3 × (Fe2+ + 2e → Fe) - Đặt hệ số: 2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe.
- Kiểm tra: Al 2 = 2; Fe 3 = 3; S 3 = 3; O 12 = 12. Cân bằng đúng.
Phương trình ion thu gọn: 2Al + 3Fe2+ → 2Al3+ + 3Fe. Trong đó Al là chất khử, Fe2+ là chất oxi hoá.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Al2SO4 hoặc Al(SO4)3. Nhôm hoá trị III, gốc sunfat hoá trị II nên công thức đúng là Al2(SO4)3.
- Viết sản phẩm là Fe2(SO4)3. Al chỉ khử Fe2+ xuống Fe, không tạo muối sắt(III).
- Quên hệ số 3 trước FeSO4, nên số nguyên tử S và O không cân bằng.
- Nghĩ rằng Al dư sẽ tiếp tục phản ứng với Al2(SO4)3. Điều này không xảy ra vì không có kim loại nào bị đẩy ra khỏi muối nhôm.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 2,7 gam Al vào dung dịch chứa 0,2 mol FeSO4. Sau phản ứng hoàn toàn, tính khối lượng Fe thu được và khối lượng Al2(SO4)3 tạo thành (Al = 27, Fe = 56, Al2(SO4)3 = 342).
Giải: nAl = 2,7 : 27 = 0,1 mol. Theo phương trình, 0,1 mol Al cần 0,15 mol FeSO4, mà có 0,2 mol nên FeSO4 dư 0,05 mol, Al phản ứng hết.
- nFe = 0,1 × 3/2 = 0,15 mol → mFe = 0,15 × 56 = 8,4 g.
- nAl2(SO4)3 = 0,1 : 2 = 0,05 mol → m = 0,05 × 342 = 17,1 g.
Bài 2. Nhúng thanh nhôm vào dung dịch FeSO4. Sau một thời gian, khối lượng thanh nhôm tăng 1,14 gam. Tính số mol FeSO4 đã phản ứng.
Giải: Cứ 2 mol Al (54 g) tan thì có 3 mol Fe (168 g) bám vào, khối lượng thanh tăng 168 − 54 = 114 g ứng với 3 mol FeSO4. Tăng 1,14 g tức gấp 0,01 lần nên nFeSO4 = 3 × 0,01 = 0,03 mol.
Bài 3. Trong các kim loại Zn, Cu, Mg, Ag, kim loại nào đẩy được Fe ra khỏi dung dịch FeSO4?
Đáp án: Zn và Mg, vì cả hai đứng trước Fe trong dãy hoạt động. Cu và Ag đứng sau Fe nên không phản ứng.
Ứng dụng
Phản ứng cho thấy tính khử của nhôm mạnh hơn sắt. Nguyên tắc này được dùng để so sánh độ hoạt động kim loại và điều chế kim loại từ dung dịch muối. Nó cũng là cơ sở của phản ứng nhiệt nhôm, trong đó nhôm khử oxit sắt ở nhiệt độ cao.
Câu hỏi thường gặp
Al tác dụng với FeSO4 tạo ra sản phẩm gì?
Tạo ra nhôm sunfat Al2(SO4)3 và sắt kim loại: 2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe.
Vì sao Al đẩy được Fe ra khỏi dung dịch FeSO4?
Vì Al đứng trước Fe trong dãy hoạt động hoá học, tính khử mạnh hơn nên nhường electron cho ion Fe2+ để tạo Fe.
Hiện tượng khi cho nhôm vào dung dịch FeSO4 là gì?
Dung dịch màu lục nhạt nhạt dần, có chất rắn màu xám (sắt) bám trên bề mặt thanh nhôm.
Al dư có phản ứng tiếp với Al2(SO4)3 không?
Không. Al không đẩy được chính kim loại của nó ra khỏi muối nên Al dư vẫn còn nguyên.