Lý Thuyết Tính Chất Hóa Học Của Hidro, Ứng Dụng Và Cách Điều Chế

Vy - 11/04/2022

Hidro là một chất khí phổ biến trong chương trình Hóa cấp 2 và cấp 3. Vậy các em đã nắm vững tính chất vật lý và tính chất hóa học của Hidro chưa? Công thức hóa học của Hidro là gì? Hidro có tầm quan trọng như thế nào trong sản xuất cũng như đối với đời sống con người? Trong bài viết này, Marathon Education sẽ cung cấp cho các em những kiến thức cơ bản về Hidro và tính chất hóa học đặc trưng của Hidro.

>>> Xem thêm:

Giới thiệu về Hidro và công thức hóa học của Hidro

Giới thiệu về Hidro và công thức hóa học của Hidro
Giới thiệu về Hidro và công thức hóa học của Hidro (Nguồn: Internet)

Trước khi tìm hiểu về tính chất hóa học của Hidro các em cần biết một số kiến thức căn bản về Hidro. Hidro là nguyên tố phi kim, có ký hiệu hóa học 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 thường tồn tại ở dạng 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.

Tính chất vật lý của Hidro

Trong điều kiện thường, Hidro tồn tại ở dạng phân tử H2, bao gồm 2 nguyên tử Hidro. Hidro dù là chất khí nhưng vẫn nhẹ hơn không khí 14,5 lần, đây là lý do vì sao Hidro chỉ tồn tại ở các tầng cao của khí quyển Trái Đất. Ngoài ra, Hidro sẽ tồn tại ở dạng hợp chất.

Tính chất vật lý của Hidro là không màu, không mùi, ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Hidro dễ cháy tạo thành hơi nước. Nhiệt độ sôi của Hidro là -252,87 độ C, nhiệt độ nóng chảy là -259,14 độ C.

Tính chất hóa học của Hidro

Tính chất hóa học của Hidro
Tính chất hóa học của Hidro (Nguồn: Internet)

Phản ứng với kim loại

Tính chất hóa học của Hidro là có khả năng phản ứng với kim loại tạo thành muối Hidrua.

Trong điều kiện nhiệt độ:

M + H_2  \xrightarrow{t^\circ} MH_x

Trong đó M là kim loại, ví dụ:

Mg + H_2 \xrightarrow{t^\circ} MgH_2\\
2Na + H_2 \xrightarrow{t^\circ} 2NaH

>>> Xem thêm: Khái Quát Về Kim Loại Và Tính Chất Hóa Học Của Kim Loại

Phản ứng với phi kim

Tính chất hóa học đặc trưng của Hidro tiếp theo mà các em cần nhớ chính là Hidro có thể phản ứng với phi kim ở nhiệt độ cao.

Ví dụ:

H_2 + Cl_2  \xrightarrow{t^\circ} 2HCl\\
H_2+ N_2  \xrightarrow{t^\circ} 2NH_3

Phản ứng với oxit kim loại

Ở nhiệt độ cao, Hidro khử được nhiều oxit kim loại tạo thành kim loại và hơi nước.

Ví dụ:

H_2 + CuO \xrightarrow{400^\circ} Cu + H_2O\\
H_2 + FeO  \xrightarrow{t^\circ} Fe + H_2O

Phản ứng với oxi

Hidro tác dụng với Oxi
Hidro tác dụng với Oxi (Nguồn: Internet)

Tính chất hóa học của Hidro nổi bật nhất chính là tác dụng được với Oxi ở nhiệt độ cao. Đặc biệt, hỗn hợp khí Oxi và khí Hidro sẽ gây nổ và nổ mạnh nhất nếu trộn theo tỷ lệ 2:1 về thể tích.

2H_2 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2H_2O

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Oxi

Ứng dụng của Hidro trong đời sống

Ứng dụng các tính chất hóa học của Hidro trong đời sống
Ứng dụng các tính chất hóa học của Hidro trong đời sống (Nguồn: Internet)

Từ những tính chất hóa học của Hidro đã nêu trên, chất khí này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống. Cụ thể như sau:

Hidro là nhiên liệu cho động cơ tên lửa, tàu vũ trụ, bơm khinh khí cầu, bơm bóng bay,… Hidro cũng có thể dùng để làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, thay thế xăng dầu.

Trong ngành luyện kim, Hidro được dùng làm chất khử để điều chế kim loại từ oxit kim loại. Ngoài ra, Hidro còn có thể dùng để làm đèn xì oxi-hidro để cắt kim loại.

Với ngành công nghiệp sản xuất hóa chất, Hidro được biết đến là nguyên liệu để sản xuất NH3 (Amoniac), HCl (Axit Clohidric), Methanol và nhiều hợp chất hữu cơ khác.

đăng ký học thử

Phương pháp điều chế Hidro

Khí Hidro có thể điều chế bằng nhiều cách khác nhau như sau:

  • Cho hơi nước qua than cacbon nóng đỏ:
H_2O + C \xrightarrow{t^\circ} CO + H_2
  • Trong phòng thí nghiệm, Hidro được điều chế bằng phản ứng của dung dịch axit với kim loại:
 Zn + 2HCl → ZnCl_2 + H_2
  • Trong công nghiệp, Hidro được điều chế bằng cách điện phân nước:
2H_2O \xrightarrow{điện \ phân} 2H_2 + O_2

Hoặc điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn:

2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{điện \ phân, \ có \ màng \ ngăn} 2NaOH + H_2 + Cl_2

Hidro còn được sản xuất bằng cách cho khí Metan chạy qua hơi nước ở nhiệt độ khoảng từ 700 đến 1100 độ C:

CH_4 + H_2O \xrightarrow{700-1100^\circ}  CO + 3H_2

Bài tập về tính chất hóa học của Hidro

Để nắm vững những tính chất hóa học đặc trưng của Hidro, Marathon Education chia sẻ đến các em một số bài tập liên quan với lời giải chi tiết và dễ hiểu.

Bài tập 1: Chất nào có thể dùng để điều chế Hidro trong các chất dưới đây?

a. H2O; HCl ; H2SO4

b. HNO3; H3PO4; NaHCO3

c. CaCO3; Ca(HCO3)2; KClO3

d. NH4Cl; KMnO4; KNO3

Lời giải: a là đáp án đúng.

  • Ta có thể thu được H2 bằng cách điện phân H2O.
  • Ta có thể thu được H2 nguyên chất bằng cách tiến hành cho các kim loại đứng trước Hidro trong dãy hoạt động hóa học tác dụng với HCl, H2SO4.

Bài tập 2: Dẫn 7,84 lít khí H2 (đktc) đi qua oxit nung nóng thu được 22,4 gam kim loại A (phản ứng hoàn toàn). Tìm kim loại A.

Lời giải:

Gọi công thức oxit của kim loại A là AxOy.

Ta có PTHH: yH2 + AxOy → xM + yH2O (điều kiện nhiệt độ)

Từ PTHH ⟹ nA = nH2.(x/y) = 0,35x/y (mol)

⟹ MA = m/n = 22,4/(0,35x/y) = 64y/x

⟹ x = 1 và y = 1 ⟹ MA = 64 (Cu).

Vậy kim loại A là đồng.

Bài tập 3: Dẫn 6,72 lít H2 (đktc) qua 96 gam Fe2O3 nung nóng thu được m gam chất rắn. Tìm giá trị m.

Lời giải:

Ta có nH2 = 0,3 mol và nFe2O3 = 0,6 mol

PTHH: 3H2 + Fe2O3 → 2Fe + 3H2O

Theo tỷ lệ về số mol của H2 + Fe2O3 trong PTHH, chỉ có 0.1 mol Fe2O3 tham gia hết trong phản ứng.

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.

Giải bài tập SGK Hóa 8

 Bài 1 trang 109 SGK hoá 8: Viết phương trình hóa học của phản ứng hiđro khử các oxit sau:

a) Sắt (III) oxit.

b) Thủy ngân(II) oxit.

c) Chì(II) oxit.

\begin{aligned}
&a) Fe_2O_3+3H_3\rightarrow 2Fe+3H_2O\\
&b)HgO+H_2\rightarrow Hg+H_2O\\
&c)PbO+H_2\rightarrow Pb+H_2O
\end{aligned}

Bài 4 trang 109 SGK hóa 8: Khử 48g đồng(III) oxit bằng khí hidro. Hãy:

a) Tính số gam đồng kim loại thu được

b) Tính thể tích khí hiđro (đktc) cần dùng

\begin{aligned}
&\text{Theo đề bài, ta có}: n_{CuO}=\frac{48}{80}=0,6mol\\
&\text{Phương trình hóa học phản ứng khử CuO}\\
&CuO+H_2\rightarrow Cu+H_2O\\
&Theo\space PTPƯ: n_{Cu} =n_{CuO}=0,6mol\\
&\Rightarrow m_{Cu}=0,6.64=38,4g\\
&\text{Theo phương trình phản ứng trên}\\
&n_{H_2}=n_{CuO}=0,6(mol)\\
&\Rightarrow V_{H_2}=0,6.22,4=13,44(lit)
\end{aligned}

Học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh bứt phá điểm số 2022 – 2023 tại Marathon Education

Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 8 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.

Tại Marathon, các em sẽ được giảng dạy bởi các thầy cô thuộc TOP 1% giáo viên dạy giỏi toàn quốc. Các thầy cô đều có học vị từ Thạc Sĩ trở lên với hơn 10 năm kinh nghiệm giảng dạy và có nhiều thành tích xuất sắc trong giáo dục. Bằng phương pháp dạy sáng tạo, gần gũi, các thầy cô sẽ giúp các em tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Marathon Education còn có đội ngũ cố vấn học tập chuyên môn luôn theo sát quá trình học tập của các em, hỗ trợ các em giải đáp mọi thắc mắc trong quá trình học tập và cá nhân hóa lộ trình học tập của mình.

Với ứng dụng tích hợp thông tin dữ liệu cùng nền tảng công nghệ, mỗi lớp học của Marathon Education luôn đảm bảo đường truyền ổn định chống giật/lag tối đa với chất lượng hình ảnh và âm thanh tốt nhất.

Nhờ nền tảng học livestream trực tuyến mô phỏng lớp học offline, các em có thể tương tác trực tiếp với giáo viên dễ dàng như khi học tại trường.

Khi trở thành học viên tại Marathon Education, các em còn nhận được các sổ tay Toán – Lý – Hóa “siêu xịn” tổng hợp toàn bộ công thức và nội dung môn học được biên soạn chi tiết, kỹ lưỡng và chỉn chu giúp các em học tập và ghi nhớ kiến thức dễ dàng hơn.

Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.

Các khóa học online tại Marathon Education

 

Qua bài viết này, các anh chị Team Marathon Education đã chia sẻ đến các em kiến thức tổng quát về tính chất hóa học của Hidro cũng như tính chất vật lý, cách điều chế và ứng dụng của Hidro. Hy vọng những kiến thức hữu ích này sẽ giúp các em khi làm bài tập liên quan đến Hidro. Chúc các em học tập thật tốt và thành công!

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM