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!
17:43:5513/02/2020
Vậy phản ứng thế là gì? Phương pháp, cách thức để điều chế Hiđro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm được thực hiện như thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này.
I. Điều chế khí Hiđro
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].
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 b] thu khí hidro bằng cách đẩy không khí
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 -điện phân→ 2H2 + O2
II. 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. Bài tập vận dụng điều chế hidro, phản ứng thế
* Bài 1 trang 117 SGK Hóa 8: Những phản ứng hóa học nào dưới đây có thể được dùng để điều chế hiđro trong phòng thi nghiệm?
a] Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
b] 2H2O → 2H2↑ + O2↑
c] 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
° Lời giải bài 1 trang 117 SGK Hóa 8:
- Phản ứng hóa học điều chế H2 trong phòng thí nghiệm là: a] và c]
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
* Bài 2 trang 117 SGK Hóa 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 → K2MnO4 + MnO2 + O2.
c] Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu.
° Lời giải bài 2 trang 117 SGK Hóa 8:
a] 2Mg + O2 → 2MgO
- Là phản ứng oxi hóa khử [phản ứng hóa hợp].
b] 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.
- Là phản ứng oxi hóa khử [phản ứng phân hủy].
c] Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu.
- Là phản ứng thế.
* Bài 3 trang 117 SGK Hóa 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?
° Lời giải bài 3 trang 117 SGK Hóa 8:
• Cách để ống nghiệm khi thu khí oxi:
- Để ống nghiệm thẳng đứng, miệng ống nghiệm hướng lên trên vì trọng lượng khí oxi [M=32g] lớn hơn trọng lượng không khí [M=29g]
• Cách để ống nghiệm khi thu khí hidro:
- Để ống nghiệm thẳng đứng và miệng ống nghiệm hướng xuống dưới do trọng lượng của khí hidro [M=2g] nhẹ hơn trọng lượng của không khí [M=29g].
* Bài 4 trang 117 SGK Hóa 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]?
° Lời giải bài 4 trang 117 SGK Hóa 8:
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] Theo bài ra thu được 2,24 lít H2 nên:
- Theo phương trình hóa học [1] và [2]: ∑nZn = ∑nH2 = 0,1 [mol]
⇒ Khối lượng kẽm cần dùng là: m = 0,1.65 = 6,5 [g]
- Theo phương trình hóa học [3] và [4]: ∑nFe = ∑nH2 = 0,1 [mol]
⇒ Khối lượng sắt cần dùng là: m = 0,1.56 = 5,6 [g].
* Bài 5 trang 117 SGK Hóa 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.
° Lời giải bài 5 trang 117 SGK Hóa 8:
- Theo bài ra, có 22,4[g] sắt và 24,5[g] axit sunfuric nên số mol của Fe và H2SO4 là:
- Phương trình hóa học của phản ứng:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
1 mol 1 mol
0,4 0,25 mol
- Lập tỉ lệ so sánh, ta thấy:
⇒ Fe dư, H2SO4 phản ứng hết nên các tính toán tính theo số mol của H2SO4
- Theo PTPƯ nFe [pư] = nH2SO4 = 0,25[mol] ⇒ nFe [dư] = 0,4 – 0,25 = 0,15[mol].
⇒ mFe [dư] = n.M = 0,15.56 = 8,4[g].
- Theo PTPƯ thì: nH2 = nH2SO4 = 0,25 [mol].
⇒ VH2 = n.22,4 = 0,25.22,4 = 5,6[lít].
Hy vọng bài viết này đã giúp các em hiểu Phản ứng thế là gì? Cách điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. HayHocHoi chúc các em học tốt, mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để ở phần nhận xét dưới bài viết nhé.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục bài viết SGK Hóa 8 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục bài viết SGK Vật lý 8 Lý thuyết và Bài tập