Trang chủ » Hóa Học lớp 8 »
Như chúng ta đã biết, những ứng dụng của hidro là không thể bàn cãi. Nhưng khí hidro không có sẵn cho chúng ta sử dụng vào đời sống và sản xuất. Vậy, trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp, khí hidro được điều chế như thế nào? Phản ứng điều chế khí hidro thuộc loại phản ứng gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu những vấn đề này trong bài viết sau đây các bạn nhé!
Điều chế khí Hidro trong PTN và công nghiệp
Phương pháp điều chế khí hidro trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu ngay sau đây nhé!
1. Điều chế khí hidro trong phòng thí nghiệm
– Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế khí hidro bằng cách cho axit [HCl, H2SO4 loãng,…] tác dụng với kim loại [Zn, Fe, Al,…].
phuong-phap-dieu-che-khi-hidro-trong-phong-thi-nghiem
Một số ứng điều chế khí H2 trong phòng thí nghiệm:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
2. Điều chế khí hidro trong công nghiệp
Trong công nghiệp, những phương pháp điều chế khí hidro là:
- Điện phân nước
- Dùng than khử oxi của H2O trong lò khí than
- Điều chế từ khí tự nhiên, khí dầu mỏ
Điều chế khí hidro từ điện phân nước
phuong-phap-dieu-che-khi-hidro-trong-phong-cong-nghiep
3. Phản ứng thế là gì?
Định nghĩa: Phản ứng thế là phản ứng hóa học giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất.
Ví dụ:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑
Bài tập về điều chế khí Hiđro và phản ứng thế
Câu 1. Những PTHH nào dùng để điều chế khí hidro trong PTN?
a] Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
b] 2H2O[điện phân]→ 2H2 + O2
c] 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Trả lời:
- PTHH dùng để điều chế khí H2 trong PTN là [a] và [c]
- PTHH dùng để điều chế khí H2 trong công nghiệp là: [b]
Câu 2. Lập PTHH của các sơ đồ phản ứng sau và cho biết chúng thuộc loại PƯHH nào?
a] Mg + O2 —> MgO
b] KMnO4 —> K2MnO4 + MnO2 + O2
c] Fe + CuCl2 —> FeCl2 + Cu
Trả lời:
a] 2Mg + O2 → 2MgO ⇒ Phản ứng hóa hợp, phản ứng oxi hóa khử.
b] 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2⇒ Phản ứng phân hủy.
c] Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu ⇒ Phản ứng thế.
Câu 3. Khi thu khí O2 vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí, phải để ống nghiệm như thế nào? Đối với khí hidro có làm thế được không? Tại sao?
Trả lời:
Để thu khí O2 vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí, người ta thường để ống nghiệm đứng vì khí O2 nặng hơn không khí. Với khí H2, người ta thu nó bằng cách để úp ống nghiệm để đẩy không khí vì khí H2 nhẹ hơn không khí.
Câu 4. Trong PTN có các kim loại Zn, Fe, dd axit HCl và dung dịch axit H2SO4 loãng:
a] Viết các PTHH có thể điều chế H2.
b] Phải dùng bao nhiêu gam Zn, Fe để điều chế được 2,24 lít khí H2 [đktc].
Trả lời:
a] Các PTHH có thể điều chế H2:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 [1]
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 [2]
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 [3]
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 [4]
b] Theo đề bài, ta có:
– Số mol khí H2 là:
nH2 = V/22,4 = 2,24/22,4 = 0,1 [mol]
– Theo các PTHH, ta thấy: nH2 = nZn = nFe = 0,1 [mol]
- Số gam Zn cần dùng ở thí nghiệm [1] và [2] là:
mZn =0,1 x 65 = 6,5 [gam]
- Số gam Fe cần dùng ở thí nghiệm [3] và [4] là:
mFe =0,1 x 56 = 5,6 [gam]
Câu 5. Cho 22,4 gam Fe tác dụng với dd loãng có chứa 24,5 gam axit sunfuric H2SO4.
a] Chất nào còn dư sau phản ứng và dư bao nhiêu gam?
b] Tính thể tích khí H2 thu được [đktc].
Trả lời:
a] Ta có PTHH của phản ứng:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
– Số mol Fe và H2SO4 là:
nFe = 22,4/56 = 0,4 [mol]
nH2SO4 = 24,5/98 = 0,25 [mol]
– Theo phương trình hóa học:
- Cứ 1 mol H2SO4tham gia phản ứng với 1 mol Fe
- Vậy 0,25 mol H2SO4tham gia phản ứng với 0,25 mol Fe
⇒ nFe [dư] = 0,4 – 0,25 = 0,15 [mol]
⇒ mFe [dư] =0,15 x 56 = 8,4 [gam]
b] Theo PTHH, ta có:
nH2 = nH2SO4 = 0,25 [mol]
Thể tích khí H2 thu được [đktc] là:
VH2 = nH2 x 22,4 = 0,25 x 22,4 = 5,6 [lít]
Lời kết
Vậy là chúng ta vừa tìm hiểu xong cách điều chế khí hidro trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Bên cạnh đó là khái niệm về phản ứng thế. Chúc các bạn luôn học tốt và đam mê hóa học nhé!
AMBIENT-ADSENSE/
Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài
CÂU HỎI KHÁC
Hidro là một chất quen thuộc trong thực tế, chúng ta có thể bắt gặp loại khí này ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhưng chắc không phải ai cũng biết để điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm cần những gì? Ngoài điều chế phòng thí nghiệm thì trong công nghiệp nó điều chế ra sao? Mời bạn đọc cùng theo dõi tại bài viết tổng hợp này.
Khái niệm về Hidro
Hidro [H2] là một trong những nguyên tố góp mặt trong bảng tuần hoàn hóa học. Nguyên tử khối của Hidro [H2] được quy định là 1 dvC, số nguyên tử trong cấu tạo cũng là 1. Đây là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, theo nghiên cứu nó chiếm tới 75%. Dạng trạng thái chủ yếu trong vũ trụ là ở dạng Plasma.
Hidro là nguyên tố có dvC nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn
Ở trong bầu khí quyển, vì Hidro rất nhẹ nên từ trường của trái đất chưa đủ hấp dẫn. Do đó nó dễ dàng thoát ra ngoài không gian, ở trên các tầng cao của khí quyển.
Hidro có một người “anh em” có tên là proti, cũng có ký hiệu là H, trong hạt nhân của nó cũng là một proton duy nhất, không có neutron. Đồng vị bền của Hidro là deuteri, ký hiệu là D, có một proton và một neutron. Đồng vị phóng xạ của Hidro là triti, ký hiệu là T, có hai neutron trong hạt nhân.
Hidro [H2] có các tính chất vật lý gì?
Trong điều kiện thường, Hidro kết hợp thành dạng phân tử, gồm hai nguyên tử với nhau tạo thành H2 ở dạng thể khí.
Khi tạo thành hợp chất ion, hidro sẽ tồn tại ở hai dạng, cả dạng H+ và H–. Ở cả hai dạng, Hidro sẽ thể hiện cả tính khử, tính oxi hóa trong các phản ứng hóa học.
Hidro [H2] có các tính chất hóa học gì?
Nghiên cứu các tính chất hóa học của Hidro [H]
Để hiểu rõ hơn các tính chất hóa học của khí Hidro, chúng ta sẽ nghiên cứu tới việc cho Hidro phản ứng với nhiều chất khác nhau. Cụ thể:
Tác dụng với Oxi
Đưa ngọn lửa Hiđro đang cháy vào lọ đựng khí oxi. Kết quả thu được là ngọn lửa cháy mạnh hơn, bên thành ống nghiệm tạo thành các giọt nước.
Phương trình hóa học: 2H2 + O2 —> 2H2O
Hỗn hợp tác dụng của Hidro với Oxi là hỗn hợp nổ, sinh nhiệt lớn nên thí nghiệm khá là nguy hiểm.
Tác dụng với Đồng Oxit [CuO]
Dẫn luồng khí Hiđro đi qua Đồng Oxit [CuO]. Sau đó đốt hỗn hợp ở nhiệt độ cao 400oC sẽ thu được đồng nguyên chất màu đỏ sạch và hơi nước. Ở phản ứng này hidro thể hiện rõ tính chất khử.
Phương trình phản ứng: H2 + CuO —> H2O + Cu
Phương pháp điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm
Để nắm được rõ nhất về các tính chất hóa học, chúng ta có thể thực hiện điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm. Để thực hiện phương pháp này, chúng ta làm theo cách sau:
Hóa chất cần chuẩn bị: Zn, Fe, Al, dung dịch HCl, dung dịch H2SO4, ống nghiệm, ống dẫn khí, chậu thủy tinh, nút cao su,…
Cách điều chế hidro trong phòng thí nghiệm:
Cho kim loại vào ống nghiệm, đổ từ từ axit vào thì sẽ thấy phản ứng xảy ra, có bọt khí thoát ra ngoài. Tiến hành thu khí thoát ra từ phản ứng bằng cách cho đẩy nước hoặc đẩy không khí. Khí thu được sau phản ứng chính là khí Hidro.
phương pháp điều chế hidro trong phòng thí nghiệm
Phương trình điều chế hidro trong phòng thí nghiệm:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Phản ứng điều chế hidro trong phòng thí nghiệm có thể xảy ra ngay ở điều kiện nhiệt độ thường và không cần chất xúc tác đi kèm.
Một số lưu ý khi điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm:
- Khi thực hiện lắp nút cao su ở ống thu khí cần phải đậy kín bởi hidro nhẹ hơn nên rất dễ bay ra ngoài.
- Tránh để lẫn không khí khi thực hiện thu bằng cách đẩy nước.
Ngoài phương pháp điều chế nghiên cứu trong phòng thí nghiệm thì ngoài cuộc sống, để điều chế Hidro với số lượng lớn, người ta sử dụng phương pháp điều chế công nghiệp như: điện phân nước, phân tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ,…
||Xem thêm: Điều Chế Oxi Trong Phòng Thí Nghiệm | Phương trình, sơ đồ
Các ứng dụng của khí Hiđro đối với các lĩnh vực
Một số ứng dụng cụ thể của Hidro [H]
Trong thực tế, Hidro cũng có rất nhiều ứng dụng quan trọng như:
- Làm nghiên liệu trong động cơ của tên lửa
- Nhiên liệu trong đèn hàn xì cắt kim loại
- Sản xuất một số hợp chất hữu cơ làm phân bón
- Sản xuất axit
- Điều chế kim loại tinh khiết từ quặng và hợp chất oxit
- Vận hành khinh khí cầu, bơm bóng bay
Với các thông tin cung cấp trên, bạn đọc đã nắm được về cách điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm cụ thể rồi chứ. Đây là một trong những chất quan trọng trong nghiên cứu và thực tiễn đó.
||Bài viết liên quan khác: