Trả lời nhanh
Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu↓. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường trong dung dịch vì kẽm hoạt động hoá học mạnh hơn đồng nên đẩy đồng ra khỏi muối. Hiện tượng: có kim loại màu đỏ bám vào kẽm, dung dịch xanh lam nhạt dần.
Phương trình phản ứng Zn tác dụng với Cu(NO3)2
Phương trình phân tử: Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu↓
Phương trình ion thu gọn: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
- Điều kiện: nhiệt độ thường, muối Cu(NO3)2 ở dạng dung dịch.
- Loại phản ứng: phản ứng thế (kim loại + muối), đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
- Tỉ lệ mol: 1 mol Zn phản ứng vừa đủ với 1 mol Cu(NO3)2, sinh ra 1 mol Zn(NO3)2 và 1 mol Cu.
Hiện tượng nhận biết
- Trên bề mặt thanh (hoặc mảnh) kẽm xuất hiện lớp kim loại màu đỏ – đó là đồng.
- Màu xanh lam của dung dịch Cu(NO3)2 nhạt dần, vì ion Cu2+ bị khử thành Cu. Nếu kẽm dư, cuối cùng dung dịch trở nên không màu do Zn(NO3)2 không có màu.
- Kẽm tan dần vì chuyển thành ion Zn2+ đi vào dung dịch.
Vì sao phản ứng xảy ra? Bản chất oxi hoá – khử
Theo dãy hoạt động hoá học của kim loại, Zn đứng trước Cu. Kim loại đứng trước (không tan trong nước ở điều kiện thường) đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. Theo dãy điện hoá, cặp Zn2+/Zn có tính khử của Zn mạnh hơn Cu, còn ion Cu2+ có tính oxi hoá mạnh hơn ion Zn2+, nên chất mạnh tác dụng chất mạnh sinh ra chất yếu hơn.
| Quá trình | Bán phản ứng | Vai trò |
|---|---|---|
| Oxi hoá | Zn → Zn2+ + 2e | Zn là chất khử |
| Khử | Cu2+ + 2e → Cu | Cu2+ (trong Cu(NO3)2) là chất oxi hoá |
Mẹo nhớ: “Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu” – nhưng chỉ áp dụng với kim loại không phản ứng với nước như K, Na, Ca, Ba. Với Zn và Cu thì không có trở ngại gì.
Khối lượng thanh kẽm thay đổi thế nào?
Mỗi mol Zn tan ra (65 g) thì có 1 mol Cu (64 g) bám vào thanh. Vậy khối lượng thanh kẽm giảm 1 g cho mỗi mol phản ứng, còn khối lượng dung dịch tăng 1 g. Đây là dạng “tăng giảm khối lượng” hay gặp trong bài tập.
Bài tập vận dụng có lời giải
Bài 1
Nhúng một thanh kẽm vào 200 ml dung dịch Cu(NO3)2 0,5M cho đến khi dung dịch mất màu xanh. Tính khối lượng Cu sinh ra và độ giảm khối lượng thanh kẽm (đồng bám hết vào thanh).
Giải: n(Cu(NO3)2) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Cu) = n(Zn phản ứng) = 0,1 mol.
- m(Cu) = 0,1 × 64 = 6,4 g.
- Khối lượng thanh giảm = 0,1 × (65 − 64) = 0,1 g.
Bài 2
Cho 3,25 g Zn vào dung dịch chứa 0,06 mol Cu(NO3)2. Sau phản ứng hoàn toàn, tính khối lượng chất rắn và khối lượng muối Zn(NO3)2 thu được.
Giải: n(Zn) = 3,25 : 65 = 0,05 mol < 0,06 mol nên Zn hết, Cu(NO3)2 dư 0,01 mol.
- n(Cu) = n(Zn(NO3)2) = 0,05 mol.
- Chất rắn là Cu: m = 0,05 × 64 = 3,2 g.
- M(Zn(NO3)2) = 65 + 2×(14 + 48) = 189 g/mol, nên m = 0,05 × 189 = 9,45 g.
Bài 3 (trắc nghiệm nhanh)
Cặp chất nào sau đây không xảy ra phản ứng: A. Zn và dung dịch Cu(NO3)2; B. Cu và dung dịch Zn(NO3)2; C. Fe và dung dịch Cu(NO3)2; D. Mg và dung dịch Cu(NO3)2?
Đáp án: B. Cu yếu hơn Zn nên không đẩy được Zn ra khỏi muối. Các phương án A, C, D đều là kim loại mạnh hơn Cu tác dụng với muối đồng(II).
Lỗi sai thường gặp
- Quên ghi dấu kết tủa/chất rắn (↓) cho Cu hoặc nhầm Cu tan trong dung dịch.
- Viết sai công thức muối: kẽm có hoá trị II nên là Zn(NO3)2, không phải ZnNO3.
- Nhầm chiều phản ứng: viết Cu + Zn(NO3)2 → … là sai.
- Khi tính toán, không so sánh số mol hai chất để xác định chất dư.
Các phản ứng tương tự
- Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
- Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
- Mg + Cu(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Cu
Câu hỏi thường gặp
Zn có phản ứng với Cu(NO3)2 không?
Có. Zn hoạt động mạnh hơn Cu nên đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối: Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu.
Hiện tượng khi cho Zn vào dung dịch Cu(NO3)2 là gì?
Có chất rắn màu đỏ (Cu) bám lên kẽm, dung dịch xanh lam nhạt dần và có thể mất màu nếu kẽm dư, kẽm tan dần.
Phản ứng Zn + Cu(NO3)2 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Có. Zn là chất khử (Zn → Zn2+ + 2e), Cu2+ là chất oxi hoá (Cu2+ + 2e → Cu).
Cho Cu vào dung dịch Zn(NO3)2 có xảy ra phản ứng không?
Không, vì Cu đứng sau Zn trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được Zn ra khỏi muối.