Tính chất, công thức hoá học của hidro

Lời giải chi tiết câu hỏi  "Tính chất, công thức hóa học của hidro" kèm kiến thức tham khảo về hidro. Là tài liệu môn Hóa học 8 hay và hữu ích.

1. Hidro là gì?

-Hidro là nguyên tố phi kim, được ký hiệu là H, số hiệu nguyên tử là 1. Đây là nguyên tố nhẹ nhất, tồn tại ở thể khí với nguyên tử khối bằng 1.

-Trong vũ trụ, Hidro là nguyên tố phổ biến. Nguyên tử này góp phần tạo nên 75% tổng khối lượng vũ trụ và trên 90% tổng số nguyên tử. Hidro tồn tại ở dạng Hidro nguyên tử, trong tầng cao của khí quyển Trái Đất. Với lớp vỏ chỉ có 1 electron nên Hidro được biết đến là nguyên tử đơn giản nhất.

- Công thức hóa học của Hidro là H₂.

2. Tính chất vật lý

Tính chất vật lý của hidro:

- Hidro là một chất khí không màu, không mùi, không vị. Hidro chính là chất khí nhẹ nhất trong không khí và rất ít tan trong nước. Một lít nước (ở điều kiện 15°C) có thể hòa tan được 20ml khí hidro. Tuy nhiên, hidro lại tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

- Tỉ khối của hidro đối với không khí là: dH₂/kk = 2/29. Điều này có nghĩa là hidro nhẹ hơn không khí 14,5 lần.

- Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hidro là một khí lưỡng nguyên tử có công thức phân tử H₂, khó hóa lỏng, dễ bắt cháy, có nhiệt độ sôi 20,27K (- 252,87°C) và nhiệt độ nóng chảy 14,02K (- 259,14°C).

3. Tính chất hóa học

a. Tác dụng với phi kim

- Có thể tác dụng với một số phi kim: O₂, Cl₂, Br₂

- Tác dụng với oxi

- Khí H₂ cháy mãnh liệt trong oxi với ngọn lửa xanh mờ. Trên thành lọ xuất hiện những giọt H₂O nhỏ. Chứng tỏ có phản ứng hóa học xảy ra.

- Phương trình hóa học:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Hỗn hợp khí H₂ và O₂ là hỗn hợp nổ. Hỗn hợp sẽ gây nổ mạnh nhất khi trộn 2VH₂ với 1VO₂

b. Tác dụng với CuO

- Khi cho luồng khí hidro (sau khi đã kiểm tra sự tinh khiết) đi qua bột đồng (II) oxit CuO có màu đen.

Hiện tượng: Ở nhiệt độ thường không thấy có phản ứng hóa học xảy ra.

- Khi đun nóng ống nghiệm đựng bột CuO dưới ngọn lửa đèn cồn, sau đó dẫn khí H₂ đi qua, ta thấy xuất hiện chất rắn màu đỏ gạch và có nước đọng trên thành ống nghiệm.

Giải thích: Ở nhiệt độ càng cao H₂ dễ dàng tác dụng với CuO tạo thành kim loại Cu và nước.

Phương trình hóa học:

H₂ + CuO (màu đen) → Cu + H₂O

Khí hiđro đã chiếm nguyên tố oxi trong hợp chất CuO. Hiđro có tính khử.

4. Điều chế hidro

a. 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,…).

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

b. 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

5. Ứng dụng 

Một số tính chất ứng dụng phổ biến của khí Hiro là:

- Dùng trong động cơ tên lửa, làm nhiên liệu thay cho những nhiên liệu như xăng, dầu. Do tính chất cháy sinh ra nhiều nhiệt hơn, nên thường được thay thế bởi các nguyên liệu khác

- Dùng làm đèn xì – oxi để hàn cắt kim loại ( Hidro phản ứng với Oxi tỏa nhiệt lớn)

- Là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất các hợp chất hữu cơ cũng như axit, amoniac

- Điều chế kim loại nhờ vào khả năng khử hợp chất oxit

- Hidro là khí nhẹ nhất, do đó thường dùng để vận hành khinh khí cầu, sản xuất bóng bay..

Bài tập 1: Tính thể tích hiđro (đktc) để điều chế 5,6 (g) Fe từ FeO?

A. 2,24 lít. 

B. 1,12 lít. 

C. 3,36 lít.                   

D. 4,48 lít.

Đáp án đúng: A. 2,24 lít. 

Giải thích:

Phương trình hóa học: FeO +  H_2t⁰ →Fe + H₂O

Tỉ lệ PT:                1mol        1mol

Phản ứng:           0,1mol ←  0,1mol

⇒ V_H2=0,1.22,4 = 2,24(l)

Bài tập 2: Đốt cháy 2,8 lít H₂ (đktc) sinh ra H₂O

A. 1,4 lít. 

B. 2,8 lít.                     

C. 5,6 lít.                     

D. 2,24 lít.

Đáp án đúng: A. 1,4 lít. 

Giải thích: 

Số mol khí hiđro là:  

 

PTHH:     2H₂ + O_2t⁰ →2H₂O

Tỉ lệ PT:  2mol           1mol             2mol

P/ứng:  0,125mol → 0,0625mol→ 0,125mol

=> Thể tích khí oxi là: V_O2=22,4.n=22,4.0,0625=1,4 lít

Bài tập 3: Dẫn 4,48 lít khí hiđro (đktc) qua 24 gam CuO, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được m gam chất rắn X. Giá trị của m là

Đáp án: 

nH2nH2 = 0,2 mol; nCuO = 0,3 mol

                H₂ + CuO   →   Cu + H₂O

Ban đầu    0,2     0,3                            (mol)

P/ư           0,2 → 0,2           0,2             (mol)

Sau p/ư              0,1           0,2             (mol)

Chất rắn X gồm Cu 0,2 mol và CuO (dư) 0,1 mol.

⟹ m = 0,1.80 +  0,2.64 = 20,8 gam.

Bài tập  4: Dẫn 6,72 lít H₂ (đktc) qua 96 gam Fe₂O₃ nung nóng thu được m gam chất rắn. Giá trị m là

Đáp án: 

n_H2 = 0,3 mol ; n_Fe2O3 = 0,6 mol

              3H₂ + Fe₂O₃ → 2Fe + 3H₂O

Ban đầu   0,3       0,6                         (mol)

P/ư          0,3→    0,1        0,2            (mol)

Sau p/ư      0        0,5        0,2           (mol)

⟹ Chất rắn sau phản ứng gồm Fe 0,2 mol và Fe₂O₃ dư 0,5 mol.

Vậy m = 0,2.56 + 0,5.160 = 91,2 gam