Thu khí hidro trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp

Câu hỏi:Nêu phương pháp điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm? Viết phương trình phản ứng minh họa.

Trả lời:

- Trong phòng thí nghiệm, khí hiđro được điều chế bằng cách cho axit (HCl hoặc H2SO4loãng) tác dụng với kim loại kẽm (hoặc sắt, nhôm).

- Một số phương trình hóa học minh họa:

Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2

Fe + H2SO4→ FeSO4+ H2

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về nguyên tố Hidro nhé!

1. Hidro là gì?

- Hidro là một nguyên tố hóa học trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố với nguyên tử số bằng 1, nguyên tử khối bằng 1 đvC và được kí hiệu là H. Hidro là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại ở thể khí, với trọng lượng nguyên tử 1,00794 đvC.

- Hidro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số nguyên tử. Hidro tồn tại chủ yếu dưới dạng hidro nguyên tử trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất.

- Với vỏ nguyên tử chỉ có một electron, nguyên tử hidro là nguyên tử đơn giản nhất được biết đến. Ở điều kiện thường, các nguyên tử hidro kết hợp với nhau tạo thành những phân tử gồm hai nguyên tử H2.

- Đồng vị phổ biến nhất của hydro là proti, ký hiệu là H, với hạt nhân là một proton duy nhất và không có neutron. Ngoài ra hydro còn có một đồng vị bền là deuteri, ký hiệu là D, với hạt nhân chứa một proton và một neutron và một đồng vị phóng xạ là triti, ký hiệu là T, với hai neutron trong hạt nhân.

- Hidro là chất khí công nghiệp phổ biến không màu, không mùi, khí cháy nổ thường dùng ở dạng khí lỏng.

+ Hidro là chất khí nhẹ nhất.

+ Hidro có kí hiệu hóa học là: H.

+ Công thức hóa học (của đơn chất khí): H2.

2. Tính chất vật lí của Hidro

- Hidro là chất khí không màu, không mùi, không vị, là chất khí nhẹ nhất trong không khí và rất ít tan trong nước.

- 1 lít nước (ở 15oC) hòa tan được 20 ml khí H2.

- Tỉ khối của H2đối với không khí: dH2/kk= 2/29.

3. Tính chất hóa học

- Hidro là nguyên tố phi kim có số hiệu nguyên tử là 1 và nguyên tử khối của hidro cũng bằng 1.

- Cấu hình electron thuộc chu kì 1, nhóm IA, có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố hóa học khác nhau. Nó là chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.

4. Bài tập luyện tập

Bài tập 1. Điền từ thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau đây. Cho các từ, cụm từ sau:

tính oxi hóa; tính khử; chiếm oxi; nhường oxi; nhẹ nhất

“Trong các chất khí, hidro là khí… Khí hidro có… Trong phản ứng hóa học giữa H2và CuO, H2có… vì… của chất khác; CuO có… vì… cho chất khác.”

Trả lời:

nhẹ nhất – tính khử – tính khử – chiếm oxi – tính oxi hóa – nhường oxi

Bài tập 2. Trong các chất sau đây, chất nào dùng để điều chế khí hidro?

A. H2O; HCl; H2SO4

B. HNO3; H3PO4; NaHCO3

C. CaCO3; Ca(HCO3)2; KClO3

D. NH4Cl; KMnO4; KNO3

Trả lời:

Điện phân H2O thu được H2.

HCl, H2SO4tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học để thu được khí H2nguyên chất.

→ Đáp án là A.

Bài tập 3.Các trường hợp nào sau đây chứa lượng hiđro nhiều nhất.

A. 6. 1023phân tử H2

B. 5,6 lít CH4(đktc)

C. 6. 1023phân tử H2

D. 1,5 g NH4Cl

Bài tập 4.Người ta điều chế được 24 g đồng bằng cách dùng hiđro để khử đồng (II) oxit.

a. Khối lượng đồng (II) oxit bị khử là:

A. 15 g

B. 45 g

C. 60 g

D. kết quả khác.

b. Thể tích hiđro (đktc) đã dùng là:

A.8,4 lít

B. 12,6 lít

C. 4,2 lít

D. kết quả khác

Bàitập 5.Cho 13 g kẽm tác dụng với 0,3 mol axit HCl thì thu được:

a. Khối lượng ZnCl2là:

A. 20,4g

B. 47g

C. 40 g

D. 18,5g

b. Thể tích hiđro (đktc) thu được là:

A. 3 lít

B. 3,36 lít

C. 4,48 lít

D. 5,6 lít

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...