Phản ứng giữa đồng (Cu) và sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3) là một ví dụ điển hình của phản ứng oxi hóa khử trong hóa học. Phản ứng này không chỉ quan trọng trong việc nghiên cứu tính chất của các kim loại và hợp chất, mà còn có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau.
Phương Trình Phản Ứng và Điều Kiện
Phương trình hóa học của phản ứng giữa Cu và Fe2(SO4)3 như sau:
Fe2(SO4)3 + Cu → 2FeSO4 + CuSO4
Điều kiện phản ứng:
- Thường xảy ra ở nhiệt độ phòng.
- Cần có sự tiếp xúc giữa đồng (Cu) và dung dịch sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3).
Dấu Hiệu Nhận Biết
- Chất rắn màu đỏ (Cu) tan dần trong dung dịch.
- Màu của dung dịch có thể thay đổi do sự hình thành của các ion Fe2+ và Cu2+.
Bản Chất Phản Ứng
Trong phản ứng này, đồng (Cu) đóng vai trò là chất khử, bị oxi hóa thành ion đồng (Cu2+). Sắt(III) (Fe3+) trong Fe2(SO4)3 đóng vai trò là chất oxi hóa, bị khử thành sắt(II) (Fe2+).
Ứng Dụng và Lưu Ý
Phản ứng này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:
- Điều chế các hợp chất: Có thể sử dụng để điều chế FeSO4 và CuSO4 trong phòng thí nghiệm.
- Xử lý nước: Trong một số trường hợp, phản ứng có thể được sử dụng để loại bỏ đồng (Cu) khỏi dung dịch.
Ví Dụ Minh Họa
Ví dụ 1: Nhúng một lá đồng vào dung dịch Fe2(SO4)3 dư. Sau một thời gian, khối lượng lá đồng thay đổi như thế nào?
Giải:
Theo phản ứng: Fe2(SO4)3 + Cu → 2FeSO4 + CuSO4
1 mol Cu phản ứng tạo ra 1 mol CuSO4. Khối lượng mol của Cu là 64 g/mol, của CuSO4 là 160 g/mol. Vì vậy, khối lượng lá đồng tăng lên.
Ví dụ 2: Cho 6,4 gam đồng tác dụng với dung dịch chứa 16 gam Fe2(SO4)3. Tính khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.
Giải:
- Số mol Cu = 6.4/64 = 0.1 mol
- Số mol Fe2(SO4)3 = 16/400 = 0.04 mol
Fe2(SO4)3 + Cu → 2FeSO4 + CuSO4
Theo phương trình, 1 mol Fe2(SO4)3 phản ứng với 1 mol Cu.
Vì số mol Fe2(SO4)3 < số mol Cu, Fe2(SO4)3 phản ứng hết, Cu còn dư.
- Số mol FeSO4 = 2 0.04 = 0.08 mol. Khối lượng FeSO4 = 0.08 152 = 12.16 gam
- Số mol CuSO4 = 0.04 mol. Khối lượng CuSO4 = 0.04 * 160 = 6.4 gam
Tổng khối lượng muối tạo thành = 12.16 + 6.4 = 18.56 gam.
Bài Tập Liên Quan
- Cho m gam bột Cu tác dụng với dung dịch chứa 0,2 mol Fe2(SO4)3. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch chứa bao nhiêu gam muối?
- Ngâm một lá Cu có khối lượng 10 gam vào dung dịch Fe2(SO4)3. Sau phản ứng, khối lượng lá Cu thay đổi như thế nào?
Phản ứng giữa đồng và dung dịch sắt(III) sunfat thể hiện sự chuyển đổi màu sắc rõ rệt, từ màu đỏ của đồng sang màu xanh của ion đồng(II) trong dung dịch CuSO4. Đồng thời, sự hình thành FeSO4 làm thay đổi thành phần dung dịch, tạo ra một hệ cân bằng mới.
Sơ đồ này minh họa chi tiết quá trình trao đổi electron, trong đó đồng (Cu) nhường electron để trở thành ion Cu2+, và sắt(III) (Fe3+) nhận electron để trở thành ion Fe2+. Đây là cơ sở của phản ứng oxi hóa khử.
Hình ảnh này trực quan hóa quá trình phản ứng, cho thấy sự ăn mòn của lá đồng và sự thay đổi màu sắc của dung dịch từ vàng nâu (Fe2(SO4)3) sang xanh nhạt (CuSO4 và FeSO4), giúp người xem dễ dàng hình dung và hiểu rõ hơn về phản ứng.
