Trả lời nhanh
Cu + FeSO4 không xảy ra phản ứng, vì Cu đứng sau Fe trong dãy điện hoá nên không khử được Fe2+. Tuy nhiên, Cu tan được trong dung dịch Fe2(SO4)3: Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4, vì Fe3+ có tính oxi hoá mạnh hơn Cu2+.
1. Cu có phản ứng với FeSO4 không?
Kim loại chỉ đẩy được kim loại khác ra khỏi dung dịch muối khi kim loại đó mạnh hơn (cặp oxi hoá – khử đứng trước trong dãy điện hoá). Cặp Fe2+/Fe đứng trước cặp Cu2+/Cu, nghĩa là Fe khử mạnh hơn Cu.
Vì vậy Cu không khử được Fe2+ thành Fe:
Cu + FeSO4 → không phản ứng
Ngược lại, phản ứng xảy ra theo chiều: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓ (Fe tan, có kim loại đồng màu đỏ bám vào).
2. Phản ứng Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + FeSO4
Nhiều bạn tìm “Fe2(SO4)3 + Cu ra FeSO4” vì nhầm hai muối sắt. Đây mới là phản ứng thực sự xảy ra:
Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4
Phương trình ion thu gọn: Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+
| Cặp oxi hoá – khử | Thế điện cực chuẩn (V) |
|---|---|
| Fe2+/Fe | −0,44 |
| Cu2+/Cu | +0,34 |
| Fe3+/Fe2+ | +0,77 |
Cặp Fe3+/Fe2+ (+0,77 V) có thế lớn hơn Cu2+/Cu (+0,34 V) nên Fe3+ oxi hoá được Cu. Quy tắc α: chất oxi hoá mạnh (Fe3+) + chất khử mạnh (Cu) → chất oxi hoá yếu hơn (Cu2+) + chất khử yếu hơn (Fe2+).
Điều kiện: xảy ra ngay ở nhiệt độ thường trong dung dịch.
Hiện tượng: Cu tan dần; dung dịch từ màu vàng nâu (Fe3+) chuyển dần sang màu xanh nhạt do có Cu2+ và Fe2+.
Sản phẩm là Fe2+ chứ không phải Fe, vì Cu không đủ mạnh để khử Fe2+ xuống Fe – đây cũng chính là lý do Cu + FeSO4 không phản ứng.
3. Mẹo nhớ nhanh với muối sắt và đồng
- Fe3+ “chịu” bị khử về Fe2+ bởi Cu, nhưng dừng ở Fe2+.
- Fe3+ bị Fe khử: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+.
- Thứ tự oxi hoá giảm dần: Fe3+ > Cu2+ > Fe2+.
- Dãy sắp xếp trên cho biết: Fe3+ phản ứng được với Cu, Cu2+ phản ứng được với Fe, còn Fe2+ không phản ứng với Cu.
4. Lỗi sai thường gặp
- Viết Cu + FeSO4 → CuSO4 + Fe (sai chiều phản ứng).
- Viết sản phẩm của Cu + Fe2(SO4)3 là CuSO4 + Fe (đúng phải là FeSO4).
- Quên hệ số 2 trước FeSO4 khiến phương trình không cân bằng: vế trái có 2 nguyên tử Fe và 3 gốc SO4, vế phải 1 + 2 = 3 gốc SO4 và 2 Fe.
5. Bài tập vận dụng
Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 6,4 g Cu trong dung dịch Fe2(SO4)3 dư. Tính khối lượng FeSO4 tạo thành.
Giải: nCu = 6,4 : 64 = 0,1 mol. Theo phương trình, nFeSO4 = 2nCu = 0,2 mol. m = 0,2 × 152 = 30,4 g (đồng thời thu được 0,1 mol CuSO4 = 16 g).
Bài 2. Cho 0,1 mol Cu vào dung dịch chứa 0,05 mol Fe2(SO4)3. Sau phản ứng hoàn toàn, còn lại bao nhiêu gam Cu?
Giải: Cu phản ứng theo tỉ lệ 1 : 1 với Fe2(SO4)3, nên Cu phản ứng 0,05 mol (3,2 g). Cu dư 0,05 mol = 3,2 g.
Bài 3. Dung dịch FeSO4 lẫn tạp chất CuSO4 và Fe2(SO4)3. Nêu cách làm sạch.
Giải: Cho bột Fe dư vào dung dịch, khuấy đều rồi lọc bỏ chất rắn. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu; Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4. Không dùng Cu vì Cu không phản ứng với FeSO4 và không loại được CuSO4.
Lưu ý: các số liệu trong bài tập là ví dụ tự đặt để luyện tập.
Câu hỏi thường gặp
Cu + FeSO4 có xảy ra phản ứng không?
Không. Cu đứng sau Fe trong dãy điện hoá nên không khử được ion Fe2+ thành Fe, do đó Cu + FeSO4 không phản ứng.
Cu có tan trong dung dịch Fe2(SO4)3 không?
Có. Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4. Dung dịch chuyển từ vàng nâu sang xanh nhạt và Cu tan dần.
Vì sao Cu + Fe2(SO4)3 chỉ tạo FeSO4 mà không tạo Fe?
Vì Cu chỉ đủ mạnh để khử Fe3+ về Fe2+ (thế +0,77 V so với +0,34 V). Muốn khử Fe2+ về Fe cần kim loại mạnh hơn Fe, như Zn hoặc Mg.
Fe + CuSO4 và Cu + FeSO4 khác nhau thế nào?
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu xảy ra vì Fe mạnh hơn Cu. Chiều ngược lại Cu + FeSO4 không xảy ra.