Hoá học 8 Bài 33: Điều chế khí hiđro - Phản ứng thế

a. Trong phòng thí nghiệm

Cách tiến hành

- Nguyên liệu thường được dùng để điều chế H₂ trong phòng thí nghiệm là axit HCl và kim loại Zn.

- Cho viên kẽm vào dung dịch axit HCl

Video 1: Phản ứng điều chế khí H₂ từ phản ứng của Zn và Axit HCl

Hiện tượng - Giải thích

Hiện tượng:

+ Khi cho viên kẽm vào dung dịch axit HCl → dung dịch sôi lên và có khí thoát ra, viên kẽm tan dần.

+ Sau khi phản ứng kết thúc, lấy 1-2 giọt dung dịch trong ống nghiệm đem cô cạn → thu được chất rắn màu trắng.

Giải thích: Phương trình hóa học: Zn  + 2HCl   →  ZnCl₂  + H₂

Kết luận

- Để điều chế H₂ trong phòng thí nghiệm người ta có thể thay dung dịch axit HCl bằng H₂SO₄ loãng và thay Zn bằng Fe, Al, …

 -Ống nghiệm vừa tiến hành thí nghiệm nóng lên rất nhiều chứng tỏ phản ứng xảy ra là phản ứng toả nhiệt.

- 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.

- Khi thu O₂ bằng cách đẩy không khí người ta phải chú ý để miệng bình hướng lên trên, vì O₂ nặng hơn không khí.

⇒ Vậy khi thu H₂ bằng cách đẩy không khí ta phải hướng miệng ống nghiệm xuống dưới vì khí H₂ nhẹ hơn không khí.

b. Trong công nghiệp

Video 2: Thí nghiệm điện phân nước để điều chế Oxi, Hidro

- Người ta điều chế H₂ bằng cách điện phân nước hoặc dùng than khử oxi của H₂O trong lò khí than hoặc điều chế H₂ từ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ

- Ví dụ:  

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 1 nguyên tố trong hợp chất.

Bài 1: Trong những phản ứng sau, phản ứng nào là phản ứng thế? Hãy giải thích sự lựa chọn đó?

a. 2Mg + O₂  →  2MgO

b. KMnO₄  → K₂MnO₄+MnO₂+O₂

c. Fe  +  CuCl₂  →  FeCl₂  + Cu

d. Mg(OH)₂  →  MgO + H₂O

e. Fe₂O₃ + H₂  →  Fe  + H₂O

f. Cu  + AgNO₃ →  Ag  + Cu(NO₃)₂

Hướng dẫn giải

Phản ứng thế là: c ; e ; g vì các  nguyên tử của đơn chất (Fe , H₂ , Cu) đã thay thế nguyên tử của 1 nguyên tố trong hợp chất (CuCl₂ ; Fe₂O₃ ; AgNO₃).

Khi thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách dẩy 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

Vì khí O₂ (M = 32) nặng hơn không khí (M = 29) nên khi thu khí oxi ta có thế’ để ống nghiệm nghiêng hoặc để đứng, còn khí H₂ nhẹ hơn không khí nên khi thu khí H₂ phải úp ngược ống nghiệm, không được để đứng ống nghiệm.

Bài 1: 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 dktc.

Hướng dẫn giải

n_Fe = 22,4 / 56 = 0,4 mol

n_H2SO4 = 24,5 / 98 = 0,25 mol

a) Phương trình hoá học của phản ứng

Fe    +    H₂SO₄  → FeSO₄ + H₂ 

1 mol     1 mol

So sánh tỉ lệ: (0,4/1) > (0,25/1) → khối lượng Fe dư. 

m_Fe dư: (0,4 – 0,25).56 = 8,4g.

b) Theo phương trình phản ứng trên:

Do khối lượng Fe dư nên tính thể tích khí H₂ theo số mol H₂SO₄

V_H2 = 0,25.22,4 = 5,6 lít.

Câu 1: Cho 6,5g Zn phản ứng với axit clohidric thấy có khí bay lên với thể tích là?

Câu 2: Cho một thanh sắt nặng 5,53g vào bình đựng dung dịch axit clohidric loang thu được dung dịch A và khí bay lên. Cô cạn dung dịch A được m (g) chất rắn. Hỏi dung dịch A là gì và tìm m?

Câu 3: Tính khối lượng ban đầu của Al khi cho phản ứng với axit sunfuric thấy có 1,68(l) khí thoát ra.

Câu 4: Điện phân hoàn toàn 2 lít nước ở trạng thái lỏng (biết khối lượng riêng D của nước là 1 kg/lít), thể tích khí hiđro và thể tích khí oxi thu được (ở đktc) lần lượt là?

Câu 5: Người ta cho kẽm hoặc sắt tác dụng với dung dịch axit clohiđric HCl để điều chế khí hiđro. Nếu muốn điều chế 2,24 lít khí hiđro (đktc) thì phải dùng số gam kẽm hoặc sắt lần lượt là?

Câu 1: Chọn đáp án đúng:

A. Phản ứng giữa Fe và HCl là phản ứng OXH – Khử

B. Phản ứng thế là phản ứng giữa hợp chất và hợp chất

C. CaCO₃ −^to→ CaO + CO₂ là phản ứng khử

D. Khí H₂ nặng hơn không khí

Câu 2: Cho Al tác dụng tác dụng với H₂SO₄ loãng tạo ra mấy sản phẩm

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 3: Điều chế Hidro trong công nghiệp, người ta dùng:

A. Cho Zn + HCl

B. Fe + H₂SO₄

C. Điện phân nước

D. Khí dầu hỏa

Câu 4: Sau phản ứng Zn và HCl trong phòng thí nghiệm, đưa que đóm đang cháy vào ống dẫn khí , khí thoát ra cháy được trong không khí với ngọn lửa màu gì?

A. Đỏ

B. Xanh nhạt

C. Cam

D. Tím

Câu 5: Chọn đáp án sai:

A. Kim loại dùng trong phòng thí nghiệm phản ứng với HCl hoặc H₂SO₄ loãng là Na

B. Hidro ít tan trong nước

C. Fe

D. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Sau bài học cần nắm:

• Cách điều chế H₂ trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp
• Khái niệm phản ứng thế.