아연과 황산구리의 반응. Zn + CuSO4
Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
황산구리(II) 수용액에 아연판을 넣었더니
아연판 표면에 구리가 석출되었다.
▶ 금속의 이온화 경향(서열), 반응성: Zn > Cu
( 참고 https://ywpop.tistory.com/3195 )
[참고] 산화-환원 반응에서 “석출”이란?
> 수용액 속에 용해되어있는 금속 이온이
산화제에 의해 환원되어 고체 금속이 되는 것(현상)
> 보통 산화제인 상대방 금속의 표면에 석출된다.
분자 반응식을
Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
알짜 이온 반응식으로 나타내면,
Zn(s) + Cu^2+(aq) → Zn^2+(aq) + Cu(s)
Zn은 산화되었고, (산화수 0에서 +2로 증가) (Zn은 환원제)
Cu^2+는 환원되었다. (산화수 +2에서 0으로 감소) (Cu^2+는 산화제)
( 아연은 산화되고, 구리 이온은 환원된다. )
※ SO4^2-는 구경꾼 이온.
---> 아무런 변화가 없다.
> 산화 반쪽 반응: Zn(s) → Zn^2+(aq) + 2e^-
> 환원 반쪽 반응: Cu^2+(aq) + 2e^- → Cu(s)
( 이동한 전자의 몰수 = 2 mol )
---> 아연이 내놓은 전자를 구리 이온이 받는다.
---> 전자는 아연에서 구리 이온으로 이동한다.
반응이 진행될수록, 구리 이온이 금속으로 환원되기 때문에,
수용액의 푸른색은 점점 옅어진다.
( 황산구리 수용액이 푸른색인 이유는 구리 이온 때문이다. )
( 즉, 구리 이온의 색깔이 푸른색이다. )
[ 동영상 https://youtu.be/6NrE6TZ8Fzw?t=40 ]
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Q1. 황산구리 수용액에 아연판을 넣으면 수용액 속 양이온의 수는?
Zn(s) + Cu^2+(aq) → Zn^2+(aq) + Cu(s)
Zn : Cu^2+ = 1 : 1 계수비(몰수비) 이므로, 양이온의 수는 변하지 않는다.
수용액 속 구리 이온의 수는 감소하고,
아연 이온의 수는 증가한다.
Q2. 아연판의 질량은 증가할까? 감소할까?
> Zn의 몰질량 = 65.38 g/mol
> Cu의 몰질량 = 63.55 g/mol
아연판은 용해되고, 환원된 구리는 아연판에 달라붙는데,
아연의 몰질량이 더 크기 때문에, 아연판의 질량은 감소한다.
아연판 표면에 구리가 석출되면서
아연판 질량은 감소한다.
( 참고 https://ywpop.tistory.com/470698 )
Q3. 용액의 밀도는 증가할까? 감소할까?
밀도 = 질량 / 부피 이므로,
부피가 일정하다고 가정하면,
이온화된 아연의 몰질량이 더 크기 때문에,
용액의 밀도는 증가한다.
[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/9730 ] 황산구리(II) 수용액과 아연판의 산화-환원
[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/9865 ] CuSO4의 산화수
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