Câu hỏi: Cách Điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm
Lời giải:
-Trong phòng thí nghiệm để điều chế H2 thường sử dụng axit HCl [hoặc H2SO4 loãng] và kim loại Zn [hoặc Fe, hoặc Al].
Zn + 2HCl→ ZnCl2+ H2↑
-Khí H2 ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí nên ta có thể thu H2 theo 2 cách: Đẩy nước và đẩy không khí.
hình a] thu khí hidro bằng cách đẩy nước;
hình b] thu khí hidro bằng cách đẩy không khí
Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về Hidro nhé.
1.Tính chất vật lí và hóa học của hidro
-Hidro được biết đến là khí nhẹ nhất trong các loại khí, thường gặp trong bóng bay, khinh khí cầu hay đèn xì hidro. Ngoài ra hidro còn được sử dụng trong rất nhiều hợp chất hóa học khác...
Giới thiệu về hidro
-Hidro là một nguyên tố hóa học phi kim có số hiệu nguyên tử là 1 và nguyên tử khối cũng bằng 1. Cấu hình electron là1s1,thuộcchu kì 1,nhóm IA.
Tính chất vật lí của hidro
-Ở điều kiện thường hidro tồn tại ở dạng phân tửH2gồm hai nguyên tử hidro. KhíH2nhẹ hơn không khí 14,5 lần [229], không màu, không mùi, ít tan trong nước, dễ cháy tạo thành hơi nước, có nhiệt độ sôi -252,87 °C và nhiệt độ nóng chảy -259,14 °C…
-Khí hydro nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng ở gần mặt đất, do đó khí hydro tồn tại chủ yếu trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất. Còn lại hidro chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất.
2.Tính chất hóa học của hidro
a. Tác dụng với kim loại
Hidro tác dụng với Oxi
-Thí nghiệm đưa ngọn lửa chỉ chứa khí H2 vào trong lọ đựng khí Oxi ta thu được những nhận xét sau:
-Hidro tiếp xúc với Oxi ở nhiệt độ cao tiếp tục cháy mạnh hơn và trên thành lọ những giọt nước nhỏ li ti. Nếu đốt Hidro trong không khí cũng mang lại những giọt nước tương tự.
-Phương trình hóa học:
2H2 + O2 —–t0—> 2H2O
Nhận xét:
-Hidro tác dụng với Oxi ở nhiệt độ cao
-Hỗn hợp khí Oxi và khí hidro là một hỗn hợp nổ
-Theo chứng minh, hỗn hợp này sẽ gây nổ lớn nhất nếu trộn nhau ở tỉ lệ là 2:1
b. Tác dụng với phi kim
-Hidro tác dụng được với nhiều phi kim ở nhiệt độ cao
Ví dụ:
2H2+O2→to2H2O
3H2+N2→to2NH3
H2+S→toH2S
-Tác dụng với phi kim halogen
-Khi hidro tác dụng với phi kim halogen tạo khí hiđro halogenua. Chúng dễ tan trong nước tạo thành dung dịch axít halogenhiđric.
H2+Cl2→to2HCl[Hidro Clorua]
H2+Br2→to2HBr
H2+I2→to2HI
H2+F2→to2HF
c. Tác dụng với oxit kim loại
Hidro tác dụng với Đồng Oxit [CuO]
-Thí nghiệm: Cho luồng khí hidro tinh khiết đi qua bột Oxit của Cu [CuO], sau đó đốt đến nhiệt độ trên 400 độ C, ta có nhận xét sau:
-Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học xảy ra
-Đốt nóng tới khoảng 400 độ C, CuO màu đen chuyển sang màu đỏ gạch của Cu
-Phương trình phản ứng:
H2 [k] + CuO[r] —–to–> H2O[h] + Cu[r]
-Tính chất rút ra: Khí hidro đã chiếm lấy nguyên tố Oxi trong hợp chất oxit của Cu, CuO. Do đó ta nói Hidro có tính chất khử.
3.Điều chế hidro như thế nào?
Hiđrô có thể điều chế theo nhiều cách khác nhau:
-Cho hơi nước qua than [cacbon] nóng đỏ
H2O+C→CO+H2
-Trong phòng thí nghiệm, hiđrô được điều chế bằng phản ứng của axít với kim loại.
Ví dụ:
Zn+2HCl→ZnCl2+H2
-Trong công nghiệp khí hidro được sản xuất bằng cách cho khí metan chạy qua dòng hơi nước ở nhiệt độ cao:
-Hoặc điện phân dung dịch muối có màng ngăn.
2NaCl+2H2O→2NaOH+H2+Cl2
-Và điện phân nước .
2H2O→2H2+O2
4.Ứng dụng của Hidro
Hidro có nhiều ứng dụng trong công nghiệpnhư:
-Giao thông vận tải: làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, nhiên liệu động cơ, dùng bơm cho khinh khí cầu. .
-Hóa chất: là nguyên liệu để sản xuất amoniac NH3, axit clohidric HCl và nhiều hợp chất hữu cơ.
- Luyện kim: dùng làm chất khử để điều chế kim loại từ những oxit của chúng, hàn cắt kim loại với đèn xì oxi-hidro...
ĐIỀU CHẾ KHÍ HIĐRÔ - PHẢN ỨNG THẾ
I. Điều chế khí hiđro:
1. Trong PTN :
- Nguyên liệu:
+ Kim loại: Zn, Fe, Al, Pb..
+ Ddịch axit: HCl loãng, H2SO4 loãng.
PTHH: Zn + HCl ZnCl2 + H2
- Điều chế và thu khí hiđro:
Có 2 cách thu:
- Bằng cách đẩy nước.
- Bằng cách đẩy không khí.
2. Trong CN :
* Phương pháp điện phân nước.
2H2O 2H2+ O2
* Dùng than khử hơi nước.
* Điều chế từ khí tự nhiên, khí mỏ dầu.
II. Phản ứng thế là gì?
1. Trả lời câu hỏi:
PTHH:
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2. Nhận xét:
* Phản ứng thế là PƯHH giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất.
BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1. Những phản ứng hóa học nào dưới đây có thể dùng để điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm?
a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
b. 2H2O 2H2 + O2
c. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Hướng dẫn giải
Những phản ứng hóa học dưới đây có thể được dùng để điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm:
a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
c. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Bài 2. Khi thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí, phải để vị trí ống nghiệm như thế nào? Vì sao? Đối với khí hiđro, có làm như thế được không? Vì sao?
Hướng dẫn giải
Khi thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí, phảo để vị trí ống nghiệm nằm thẳng đứng, miệng ống nghiệm hướng lên trên vì trọng lượng khí oxi [32g] lớn hơn trọng lượng không khí [29g]. Đối với khí hiđro thì không thể được vì trọng lượng khí hiđro rất nhẹ [2g] so với không khí [29g]. Đối với khí H2 thì phải đặt ống nghiệm thẳng đứng và miệng ống nghiệm hướng xuống dưới.
Bài 3. Lập phương trình hóa học của phản ứng sau đây và cho biết chúng thuộc loại phản ứng hóa học nào?
a. Mg + O2 → MgO
b. KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
c. Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu
Hướng dẫn giải
a. 2Mg + O2 → 2MgO
Phản ứng hóa hợp
b. 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
Phản ứng phân hủy.
c. Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu
Bài 4. Trong phòng thí nghiệm có các kim loại kẽm và sắt, dung dịch axit clohiđric HCl và axit sunfuric H2SO4 loãng:
a. Viết phương trình hóa học có thể điều chế hi đro;
b. Phải dùng bao nhiêu gam kẽm, bao nhiêu gam sắt để diều chế được 2,24 lít khí hiđro [ở đktc]?
Hướng dẫn giải
a. Phương trình hóa học có thể điều chế hiđro.
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑
Fe + H2SO4 [loãng] → FeSO4 + H2 ↑
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑
b. Số mol khí hiđro là: n = = 0,1 [mol]
Khối lượng kẽm cần dùng là: m = 0,1x65 = 6,5 [g]
Khối lượng sắt cần dùng là: m = 0,1x56 = 5,6 [g].
Bài 5. Cho 22,4 g sắt tác dụng với dung dịch loãng có chứa 24,5 g axit sunfuric.
a. Chất nào còn dư sau phản ứng và dư bao nhiêu gam?
b. Tính thể tích khí hiđro thu được ở đktc.
Hướng dẫn giải
a. Số mol sắt là: n = = 0,4 [mol]
Số mol axit sunfuric là: n = = 0,25 [mol]
Phương trình phản ứng:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 ↑
1mol 1mol 1mol
0,25mol 0,25mol 0,25mol
Theo phương trình phản ứng hóa học, cứ 1 mol sắt tác dựng thì cần 1mol H2SO4. Do đó, 0,25 mol sắt tác dụng thì cần 0,25 mol H2SO4.
Vậy, số mol sắt dư là: n dư = 0,4 – 0,25 = 0,15 [mol]
Khối lượng sắt dư là: m dư = 0,15x56 = 8,4 [g]
b. Theo phương trình phản ứng hóa học, ta có: nH2 = nFe = 0,25 mol
thể tích khí hiđro thu được ở đktc là: VH2 = 0,25x22,4 = 5,6 [lít].
Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:
Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 8 - Xem ngay
>> Học trực tuyến lớp 8 trên Tuyensinh247.com cam kết giúp học sinh lớp 8 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.