Điều chế H2 trong phòng thí nghiệm

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 là 1s1 , thuộc chu kì 1, nhóm IA.

Tính chất vật lí của hidro

     - Ở điều kiện thường hidro tồn tại ở dạng phân tử H₂ gồm hai nguyên tử hidro. Khí H₂ nhẹ 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 →^to 2H₂O

3H₂ + N₂ →^to 2NH₃

H₂ +S→^to H₂S

     - 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 →^to 2HCl (Hidro Clorua)

H₂ + Br₂ →^to 2HBr

H₂ + I₂ →^to 2HI

H₂ + F₂ →^to 2HF

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 nghiệp như:

     - 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...