Phản ứng giữa nhôm (Al) và đồng sunfat (CuSO4) là một thí nghiệm hóa học thú vị và quan trọng để minh họa các khái niệm về phản ứng oxi hóa khử và dãy hoạt động hóa học của kim loại. Dưới đây là thông tin chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình hóa học, điều kiện, hiện tượng quan sát được và các bài tập liên quan.
Phương Trình Phản Ứng
Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng giữa nhôm và đồng sunfat là:
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
Phản ứng này thuộc loại phản ứng oxi hóa khử, trong đó nhôm (Al) bị oxi hóa và đồng (Cu2+) trong CuSO4 bị khử.
Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ phòng.
Cách thực hiện:
- Cho một thanh nhôm hoặc mảnh nhôm vào ống nghiệm chứa dung dịch CuSO4.
Hiện Tượng Al + CuSO4
Hiện tượng quan sát được khi cho Al vào dung dịch CuSO4 là:
- Dung dịch CuSO4 màu xanh lam dần nhạt màu.
- Có một lớp chất rắn màu đỏ gạch (đồng Cu) bám lên bề mặt thanh nhôm.
- Thanh nhôm dần bị ăn mòn.
Giải thích hiện tượng:
Nhôm là kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn đồng. Trong dãy hoạt động hóa học của kim loại, Al đứng trước Cu. Do đó, Al có khả năng đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối CuSO4. Nhôm sẽ nhường electron để trở thành ion Al3+, đồng thời ion Cu2+ trong dung dịch nhận electron để trở thành kim loại đồng Cu bám trên bề mặt nhôm.
Bài Tập Vận Dụng Al + CuSO4
Dưới đây là một số ví dụ minh họa và bài tập liên quan đến phản ứng giữa Al và CuSO4, giúp bạn hiểu rõ hơn về các tính toán và ứng dụng của phản ứng này.
Ví dụ 1:
Thả một mảnh nhôm vào dung dịch CuSO4. Hiện tượng nào sau đây xảy ra?
A. Không có hiện tượng.
B. Có chất rắn màu trắng bám bên ngoài lá nhôm, màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần.
C. Có chất rắn màu nâu đỏ bám bên ngoài lá nhôm, màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần.
D. Có khí không màu thoát ra, dung dịch không đổi màu.
Đáp án C
Hướng dẫn giải:
Phương trình phản ứng: 2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu (kết tủa nâu đỏ)
Như vậy hiện tượng phản ứng là: Có chất rắn màu nâu đỏ chính là Đồng bám bên ngoài lá nhôm, màu xanh của dung dịch CuSO4 nhạt dần
Ví dụ 2:
Nhúng một lá nhôm vào dung dịch CuSO4. Sau một thời gian, lấy lá nhôm ra khỏi dung dịch thì thấy khối lượng dung dịch giảm 1,38 gam. Khối lượng của Al đã tham gia phản ứng là:
A. 0,27 gam
B. 0,81 gam
C. 0,54 gam
D. 1,08 gam
Đáp án C
Hướng dẫn giải:
2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu
2 mol 3 mol
x mol 3x/2
(3x/2). 64 − 27x = 1,38 → x = 0,02(mol); mAl = 0,54(gam).
Ví dụ 3:
Nhúng một thanh nhôm nặng 45 gam vào 400 ml dung dịch CuSO4 0,5M. Sau một thời gian lấy thanh nhôm ra cân lại thấy nặng 46,38 gam. Khối lượng Cu thoát ra là:
A. 0,64 gam.
B. 1,28 gam.
C. 1,92 gam.
D. 2,56 gam.
Đáp án C
Hướng dẫn giải:
2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu
x → 1,5x → 1,5x
⇒ msau – mtrước = 64. 1,5x – 27x = 46,38 – 45
⇒ x = 0,02 mol ⇒ nCu pứ = 1,5. 0,02. 64 = 1,92 g
Ứng Dụng
Phản ứng giữa Al và CuSO4 không chỉ là một thí nghiệm thú vị trong phòng thí nghiệm mà còn có một số ứng dụng thực tế, chẳng hạn như trong các quy trình xử lý nước thải hoặc trong các ứng dụng điện hóa.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và chi tiết về phản ứng giữa Al và CuSO4, bao gồm hiện tượng, giải thích và các bài tập liên quan. Hiểu rõ về phản ứng này sẽ giúp bạn nắm vững hơn về các khái niệm quan trọng trong hóa học.
