ĐIỀU CHẾ KHÍ HIĐRO – PHẢN ỨNG THẾ
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm
- Trong phòng thí nghiệm: để điều chế H2 thường sử dụng axit HCl (hoặc H2SO4 loãng) và kim loại Zn (hoặc Fe, hoặc Al).
Phương trình hóa học: 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.
- Thu khí H2 vào ống nghiệm bằng hai cách:
Cách 1: H2 đẩy nước ra khỏi ống nghiệm
Cách 2: H2 đẩy không khí ra khỏi ống nghiệm
2. Điều chế hiđro trong công nghiệp
- Trong công nghiệp người ta điều chế hiđro bằng cách điện phân nước hoặc dùng than khử oxi của nước trong lò khí than hoặc điều chế H2 từ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.
2H2O \(\xrightarrow{p}\) 2H2 + O2
3. Phản ứng thế là gì?
- Định nghĩa: Phản ứng thế là phản ứng hóa học trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất. Ví dụ:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
(Nguyên tử Zn và Fe đã thay thế nguyên tử H trong hợp chất HCl và H2SO4)
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 117 SGK Hoá học 8):
Những phản ứng hóa học nào dưới đây có thể được dùng để điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm?
a) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
b) 2H2O \(\xrightarrow{di\hat{e}nph\hat{a}n}\) 2H2↑ + O2↑
c) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Hướng dẫn giải:
Phản ứng hóa học điều chế H2 trong phòng thí nghiệm là: a) và c)
a) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
c) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Bài 2 (trang 117 SGK Hoá học 8):
Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây và cho biết chúng thuộc loại phản ứng hóa học nào?
a) Mg + O2 → MgO.
b) 2KMnO4\(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) K2MnO4 + MnO2 + O2.
c) Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu.
Hướng dẫn giải:
a) 2Mg + O2 → 2MgO
- Là phản ứng hóa hợp.
b) 2KMnO4 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) K2MnO4 + MnO2 + O2.
- Là phản ứng phản ứng phân hủy.
c) Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu.
- Là phản ứng thế.
Bài 3 (trang 117 SGK Hoá học 8):
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 thế được không? Vì sao?
Hướng dẫn giải:
Cách để ống nghiệm khi thu khí oxi:
- Để ống nghiệm thẳng đứng, miệng ống nghiệm hướng lên trên vì khối lượng mol của oxi lớn hơn của không khí.
- Đối với khí hiđro thì không thể thu được theo cách trên. Vì khí hiđro nhẹ hơn không khí nên phải
Để ống nghiệm thẳng đứng và miệng ống nghiệm hướng xuống dưới.
Bài 4 (trang 117 SGK Hoá học 8):
Trong phòng thí nghiệm hóa học có các kim loại kẽm và sắt, dung dịch HCl và axit H2SO4.
a) Viết các phương trình hóa học có thể điều chế hiđro;
b) Phải dùng bao nhiêu gam kẽm, bao nhiêu gam sắt để điều chế được 2,24 lít khí hiđro (đktc)?
Hướng dẫn giải:
a) Phương trình hóa học của phản ứng:
(1) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
(2) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
(3) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
(4) Fe + H2SO4 (l) → FeSO4 + H2↑
b) nH2 = 0,1 mol
Theo phương trình hóa học (1) và (2) ta có:
nZn = nH2 = 0,1 mol
Vậy: mZn = 0,1.65 = 6,5 (gam)
Theo phương trình hóa học (3) và (4) ta có:
nFe = nH2 = 0,1 mol
Vậy: mFe = 0,1.56 = 5,6 (gam)
Bài 5 (trang 117 SGK Hoá học 8):
Cho 22,4g sắt tác dụng với dung dịch loãng có chứa 24,5g 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:
- nFe = 0,4 mol
nH2SO4 = 0,25 mol
Phương trình hóa học:
Fe + H2SO4 \(\to \) FeSO4 + H2
Theo phản ứng: 1 1 mol
Theo đề: 0,4 0,25 mol
Do: \(\frac{0,4}{1}> \frac{0,25}{1}\) nên Fe là chất dư.
nFe (phản ứng) = \(\frac{0,25.1}{1}\) = 0,25 mol
nFe (dư) = nFe (ban đầu) – nFe (phản ứng) = 0,4 – 0,25 = 0,15 mol
mFe (dư) = 0,15.56 = 8,4 (gam)
- nH2 được tính theo chất hết là H2SO4
\(\to \) nH2 = 0,25 mol
\(\to \)VH2 = 0,25.22,4 = 5,6 (lit)
Điều chế khí hidro - phản ứng thế do chính đội ngũ giáo viên ICAN trực tiếp biên soạn theo giáo án mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.