Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu được biên soạn nhằm hướng dẫn các bạn viết phương trình phản ứng khi cho kim loại tác dụng với muối. Nội dung chi tiết sẽ giúp các bạn tránh sai sót cũng như nhầm lẫn dẫn đến viết sai phương trình. Xin vui lòng tham khảo.
1. Phương trình phản ứng của Fe tác dụng với CuSO4:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Đây là phản ứng hóa học giữa sắt và đồng sunfat. Phản ứng thế là loại phản ứng chuyển vị đơn trong đó một nguyên tố thay thế một nguyên tố khác trong hợp chất. Nguyên tử sắt mất electron và trở thành ion sắt(II), trong khi ion đồng(II) nhận electron và trở thành nguyên tử đồng. Ion sắt(II) kết hợp với ion sunfat để tạo thành sắt(II) sunfat, chất rắn màu xanh lam nhạt. Các nguyên tử đồng lắng đọng dưới dạng kim loại màu nâu đỏ trên bề mặt sắt.
Phản ứng này thuộc loại phản ứng nguyên tố, trong đó nguyên tố này thay thế nguyên tố khác trong hợp chất. Trong trường hợp này, sắt thay thế đồng trong đồng sunfat, tạo ra sắt sunfat và đồng kim loại.
Phương trình này cho thấy tỷ lệ mol giữa các chất phản ứng và sản phẩm là 1:1:1:1. Nếu biết khối lượng mol của mỗi chất ta tính được khối lượng các chất còn lại theo công thức:
m(Fe) = n(Fe) × M(Fe)
m(CuSO4) = n(CuSO4) × M(CuSO4)
m(FeSO4) = n(FeSO4) × M(FeSO4)
m(Cu) = n(Cu) × M(Cu)
Trong đó m là khối lượng, n là số mol và M là khối lượng mol của các chất.
Ví dụ: Cho 5,6 gam sắt tác dụng với dung dịch đồng sunfat dư thì tính được khối lượng sản phẩm như sau:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 5,6 / 56 = 0,1 mol
Vì tỉ lệ mol là 1:1:1:1 nên ta có:
n(CuSO4) = n(Fe) = 0,1 mol
n(FeSO4) = n(Fe) = 0,1 mol
n(Cu) = n(Fe) = 0,1 mol
Từ đó suy ra:
m(CuSO4) = n(CuSO4) × M(CuSO4) = 0,1 × 159,5 = 15,95 gam
m(FeSO4) = n(FeSO4) × M(FeSO4) = 0,1 × 151,9 = 15,19 gam
m(Cu) = n(Cu) × M(Cu) = 0,1 × 63,5 = 6,35 gam
2. Phân tích phương trình phản ứng của Fe với CuSO4:
2.1. Điều kiện để Fe phản ứng được với CuSO4:
Phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu là phản ứng thế trong đó kim loại sắt (Fe) thay thế đồng (Cu) trong dung dịch muối đồng sunfat (CuSO4). Để phản ứng này xảy ra, các điều kiện sau đây phải được đáp ứng:
đầu tiên, nhiệt độ bình thường
Thứ hai, Nồng độ dung dịch CuSO4 phải đủ cao để có đủ ion Cu2+ phản ứng với Fe.
Thứ ba, Nhiệt độ dung dịch CuSO4 phải đủ cao để tăng tốc độ phản ứng và giảm khả năng oxi hóa Fe.
Thứ Tư, Thời gian tiếp xúc giữa Fe và CuSO4 phải đủ dài để phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Thứ năm, Lượng Fe phải lớn hơn lượng CuSO4 theo tỉ lệ mol thì mới có thể thay thế hết ion Cu2+ trong dung dịch.
2.2. Hiện tượng nhận biết Fe phản ứng với CuSO4:
Hiện tượng nhận biết phản ứng này là:
Trên bề mặt thanh sắt xuất hiện một mẩu kim loại đồng màu nâu đỏ.
Dung dịch lúc đầu có màu xanh nhạt sau chuyển sang màu lục nhạt.
Nhiệt độ dung dịch tăng do phản ứng tỏa nhiệt.
Để kiểm tra kết quả của phản ứng, ta có thể:
Lấy một ít dung dịch sau phản ứng cho vào ống nghiệm, nhỏ tiếp vài giọt dung dịch natri hiđroxit (NaOH). Nếu xuất hiện kết tủa trắng không tan chứng tỏ có muối sắt(II) sunfat (FeSO4).
Lấy một ít kim loại đồng sau phản ứng cho vào ống nghiệm, nhỏ tiếp vài giọt dung dịch axit clohiđric (HCl). Nếu có khí hiđro (H2) chứng tỏ có kim loại đồng (Cu).
2.3. Cách thực hiện phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu:
Để thực hiện phản ứng này ta cần chuẩn bị các dụng cụ và hóa chất sau: thanh sắt, dung dịch đồng sunfat, bình cầu, kiềng, bếp điện hoặc cồn, đũa thủy tinh, giấy lọc và cốc có mỏ tinh khiết. Các bước thực hiện như sau:
Cho thanh sắt vào bình rồi đổ dung dịch đồng sunfat vào đủ ngập thanh sắt.
Đặt bình lên giá ba chân và đun dung dịch trên bếp điện hoặc bếp cồn.
Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình: dung dịch đồng sunfat màu xanh chuyển dần sang màu xanh của sắt sunfat, đồng thời xuất hiện các hạt đồng kim loại màu nâu đỏ trên thanh sắt.
Sau khi phản ứng kết thúc, tắt bếp và để nguội bình.
Dùng đũa thủy tinh nhẹ nhàng tách các hạt đồng kim loại ra khỏi thanh sắt và thu chúng vào cốc thủy tinh.
Lọc dung dịch sắt sunfat qua giấy lọc và thu được dung dịch trong suốt màu xanh lá cây.
2.4. Cách cân bằng phương trình hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu:
Để cân bằng phương trình hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu ta cần thực hiện các bước sau:
đầu tiên, Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế của phương trình. Ở vế trái ta có 1 nguyên tử Fe, 1 nguyên tử Cu, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O. Ở vế phải, chúng ta có 1 nguyên tử Fe, 1 nguyên tử Cu, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử. Ô.
Thứ hai, So sánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế. Nếu số nguyên tử bằng nhau, chúng ta không cần phải làm gì cả. Nếu số nguyên tử khác nhau, chúng ta cần thêm hệ số trước các chất để cân bằng số lượng nguyên tử. Trong trường hợp này, số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố bằng nhau, vì vậy chúng ta không cần thêm bất kỳ hệ số nào.
Thứ ba, kiểm tra lại kết quả. Ta thấy phương trình cân bằng vì số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Vậy phương trình cân bằng là: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
2.5. Phương trình ion và phương trình ion rút gọn của phương trình hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu:
Phương trình ion của phương trình hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu là:
Fe + Cu2+ + SO42- → Fe2+ + SO42- + Cu
Để viết phương trình ion thu gọn của phương trình hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu ta cần thực hiện các bước sau:
Xác định các chất điện ly trong dung dịch và viết công thức ion của chúng. Ví dụ: CuSO4 phân li thành ion Cu2+ và SO42-, FeSO4 phân li thành ion Fe2+ và SO42-.
Loại bỏ các ion giống nhau ở cả hai vế của phương trình vì chúng không tham gia phản ứng. Ví dụ, ion SO42- là ion khán giả vì nó xảy ra ở cả hai phía.
Viết lại phương trình chỉ gồm các ion tham gia phản ứng. Ví dụ: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu.
Điều chỉnh hệ số sao cho số mol mỗi nguyên tố ở hai vế bằng nhau. Ví dụ, hệ số của Fe, Cu2+, Fe2+ và Cu đều bằng 1.
Đây là phương trình ion rút gọn của phương trình hóa học ban đầu.
Phương trình ion rút gọn biểu diễn sự biến đổi nguyên tử kim loại trong dung dịch. Fe bị oxi hóa thành Fe2+, Cu2+ bị khử thành Cu. Phản ứng này là phản ứng oxi hóa khử.
2.6. Ứng dụng của phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu:
Phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu là phản ứng oxi hóa khử, trong đó Fe bị oxi hóa thành Fe2+ và Cu2+ bị khử thành Cu. Phản ứng này có thể dùng để nhận biết dung dịch muối Fe2+ và Cu2+ hoặc để tách tạp chất của AgNO3 trong dung dịch Cu(NO3)2. Phản ứng này cũng có thể dùng để sản xuất Cu kim loại từ quặng CuSO4, hoặc điều chế FeSO4 từ Fe kim loại.
3. Bài tập liên quan:
Câu 1: Để làm sạch dung dịch đồng nitrat Cu(NO3)2 có lẫn tạp chất bạc nitrat AgNO3. Chúng tôi sử dụng kim loại:
A. Ag
B. Cu.
C.Fe.
Dầu.
Câu 2: Để nhận biết 3 lọ không nhãn đựng 3 dung dịch CuCl2, FeCl3, MgCl2, ta dùng:
A. Quỳ tím và nước
B. Ca(NO3)2 . giải pháp
C.AgNO3 . giải pháp
D. NaOH . giải pháp
Câu 3: Cho phản ứng hóa học Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu:
Trong phản ứng trên xảy ra
A. Sự oxi hóa Fe và sự oxi hóa Cu.
B. Sự khử Fe2+ và sự oxi hóa Cu.
C. Sự oxi hóa Fe và sự khử Cu2+.
D. sự khử Fe2+ và sự khử Cu2+.
Câu 4: Cho m gam Fe phản ứng với dung dịch CuSO4 dư, thu được 12,8 gam Cu. Giá trị của m là:
A. 22,4.
B. 12,6.
C. 16,8.
D. 11.2.
Câu 5: Phản ứng nào sau đây xảy ra?
A. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
B. Fe + ZnSO4 → FeSO4 + Zn
C. 2Fe + 3CuSO4 → Fe2(SO4)3 + 3Cu
D. 2Ag + Fe(NO3)2 → 2AgNO3 + Fe
Câu 6: Cho kim loại Fe phản ứng với dung dịch đồng sunfat. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, đem kim loại Fe ra cân thì khối lượng thanh kim loại là:
A. Tăng
B. Giảm
C. Không thay đổi
D. Không xác định
Câu 7: Cho các kim loại sau Al; kẽm ; Fe; cu; Pb. Số kim loại phản ứng được với dung dịch đồng sunfat là:
MỘT.1
B. 2
c.3
mất 4
4. Hướng dẫn giải:
Câu hỏi 1:
Đáp án: B. Cu
Câu 2:
Đáp án: B. Ca(NO3)2 . giải pháp
Câu 3:
Đáp án: C. sự oxi hóa Fe và sự khử Cu2+.
Câu 4:
Đáp án: D. 11.2.
nCu = 0,2 mol
PTHH: CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu
0,2 0,2 mol
⟹ mFe = 0,2,56 = 11,2 gam
Câu 5:
Đáp án: A. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Kim loại đứng trước trong dãy phản ứng hóa học sẽ đẩy muối của kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch.
Câu 6:
Đáp án: A. TăngTang
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
MFe = 56 ——— → MCu = 64 tăng khối lượng 64-56 = 8
Câu 7:
Đáp án: C. 33
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
