Ở các bài học trước các em đã được học về tính chất hóa học của Hidro, điều chế Hidro, phản ứng thế, sự khử, chất khử, sự oxi hóa, chất oxi hóa và phản ứng oxi hóa – khử.
Trong bài này, chúng ta cùng vận dụng để giải một số bài tập về điều chế hidro và phản ứng thế, các bài tập về phản ứng oxi hóa khử. Nhưng trước tiên, chúng ta cùng ôn lại một số kiến thức cần nhớ về điều chế Hidro, phản ứng thế và phản ứng oxi hóa – khử.
I. Kiến thức cần nhớ
1.Tính chất hóa học của Hidro
– Khí hi đro có tính khử, ở nhiệt độ thích hợp hiđro không những hóa hợp với được các đơn chất oxi mà còn có thể hóa hợp với nguyên tố oxi trong một số oxit kim loại. Các phản ứng này đều tỏa nhiệt.
2.Ứng dụng của Hidro
– Hiđro có nhiều ứng dụng, chủ yếu do tính chất rất nhẹ (nhẹ nhất trong các chất khí), tính khử và khi cháy tỏa nhiều nhiệt.
3.Điều chế Hidro
– Có thể điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm bằng dung dịch axit clohiđric HCl hoặc dung dịch axit sunfuric H2SO4loãng tác dụng với kim loại như Zn, Al, Fe.
– Do hiđro là chất khí ít tan trong nước và nhẹ hơn không khí nên có thể thu hiđro vào bằng hai cách: đẩy không khí hoặc đẩy nước (miệng bình úp xuống dưới).
4.Phản ứng thế
– 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 trong hợp chất.
5.Sự khử, chất khử
– Sự khử là quá trình tách nguyên tử oxi khỏi hợp chất. Chất khử là chất chiếm oxi của chất khác.
6.Sự oxi hóa, chất oxi hóa
– Sự tác dụng của một chất với oxi là sự oxi hóa. Chất oxi hóa là đơn chất oxi hoặc chất nhường oxi cho chất khác.
7.Phản ứng oxi hóa khử
– Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.
II. Bài tập về hidro, phản ứng thế, phản ứng oxi hóa – khử
* Bài 1 trang 118 SGK Hóa 8:Viết phương trình hóa học biểu diễn phản ứng của hiđro với các chất: O2, Fe2O3, Fe3O4, PbO ở nhiệt độ thích hợp. Ghi rõ điều kiện phản ứng. Giải thích và cho biết mỗi phản ứng trên thuộc loại phản ứng gì?
* Lời giải bài 1 trang 118 SGK Hóa 8:
– Phương trình hóa học biểu diễn các phản ứng:
2H2+ O2
2H2O (pứ hóa hợp + oxi hóa khử)
4H2+ Fe3O4
4H2O + 3Fe (pứ thế + oxi hóa khử)
3H2+ Fe2O3
3H2O + 2Fe (pứ thế + oxi hóa khử)
H2+ PbO
H2O + Pb (pứ thế + oxi hóa khử)
– Các phản ứng trên đều là phản ứng oxi – hóa khử vì đều có đồng thời sự khử và sự oxi hóa.
* Bài 2 trang 118 SGK Hóa 8:Có 3 lọ đựng riêng biệt các chất khí sau: khí oxi, không khí, và hiđro. Bằng thí nghiệm nào có thể nhận ra chất khí trong mỗi lọ?
* Lời giải bài 2 trang 118 SGK Hóa 8:
– Cho que đóm còn tàn đỏ vào từng bình chứa khí
+ Bình làm que đóm bùng cháy mãnh liệt là bình chứa oxi
+ Hai bình không hiện tượng là hai bình chứa không khí và hiđro.
– Phân biệt hai bình chứa không khí và hiđro
Dẫn lần lượt khí ở từng bình qua ống nghiệm đựng CuO nung nóng
+ Nếu CuO từ màu đen chuyển sang màu đỏ thì khí là H2 do có phản ứng:
H2+ CuO
Cu + H2O
+ Nếu không hiện tượng → không khí.
* Bài 3 trang 119 SGK Hóa 8:Cho dung dịch axit sunfuric loãng, nhôm và các dụng cụ thí nghiệm như hình vẽ. Hãy chọn câu trả lời đúng trong các câu sau:
A.Có thể dùng các hóa chất và dụng cụ đã cho để điều chế và thu khí oxi.
B.Có thể dùng các hóa chất và dụng cụ đã cho để điều chế và thu không khí.
C.Có thể dùng các hóa chất và dụng cụ đã cho để điều chế và thu khí hiđro.
D.Có thể dùng để điều chế hidro nhưng không thu được khí hiđro.
* Lời giải bài 3 trang 119 SGK Hóa 8:
• Câu trả lời đúng là: C.Có thể dùng các hóa chất và dụng cụ đã cho để điều chế và thu khí hiđro.
PTPƯ: 2Al + 3H2SO4→ Al2(SO4)3+ 3H2
Từ phản ứng này ta có thể điều chế khí H2
Khí H2nhẹ hơn không khí nên úp ngược ống nghiệm sẽ thu được khí H2
* Bài 4 trang 119 SGK Hóa 8:a)Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau:
– Cacbon đioxit + nước → Axit cacbonic (H2CO3).
– Lưu huỳnh đioxit + nước → Axit sunfurơ (H2SO3).
– Kẽm + axit clohiđric → Kẽm clorua + H2.
– Điphotpho pentaoxit + nước → Axit photphoric (H3PO4).
– Chì (II) oxit + hiđro → Chì (Pb) + H2O.
b)Mỗi phản ứng hóa học trên đây thuộc loại phản ứng nào? Vì sao?
* Lời giải bài 4 trang 119 SGK Hóa 8:
a)Phương trình phản ứng:
(1).CO2+ H2O → H2CO3
(2). SO2+ H2O → H2SO3
(3). Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2
(4).P2O5+ 3H2O → 2H3PO4
(5). PbO + H2→ Pb + H2O
b)– Phản ứng (1), (2) và (4) là phản ứng kết hợp vì một chất mới tạo từ nhiều chất.
– Phản ứng (3) và (5) là phản ứng thế và đồng thời phản ứng (5) là phản ứng oxi hóa khử.
* Bài 5 trang 119 SGK Hóa 8:a)Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng giữa hiđro với hỗn hợp đồng (II) oxit và sắt (III) oxit ở nhiệt độ thích hợp?.
b)Trong các phản ứng hóa học trên, chất nào là chất khử, chất nào là chất oxi hóa? Vì sao?
c)Nếu thu được 6,00 gam hỗn hợp hai kim loại, trong đó có 2,8g sắt thì thể tích (ở đktc) khí hiđro vừa đủ cần dùng để khử đồng (II) oxit và sắt (III) oxit là bao nhiêu?
* Lời giải bài 5 trang 119 SGK Hóa 8:
a)Phương trình hóa học của các phản ứng:
H2+ CuO
Cu + H2O (1).
3H2+ Fe2O3
2Fe + 3H2O (2).
b)Trong phản ứng (1), (2) ở trên:
– Chất khử là H2vì nó chiếm oxi của chất khác (CuO và Fe2O3).
– Chất oxi hóa là CuO và Fe2O3vì chúng nhường oxi cho H2.
c)Khối lượng đồng thu được từ 6g hỗn hợp 2 kim loại thu được:
– Theo bài ra, thu được 6,00 gam hỗn hợp hai kim loại, trong đó có 2,8g sắt nên:
Ta có: mCu = 6 – 2,8 = 3,2(g).
Số mol Cu là:
Sô mol Fe là:
– Theo PTPƯ (1) ta có:
•nH2(1)= nCu= 0,05 (mol) nên từ công thức:
n=V/22,4 ⇒ VH2 (1)= 22,4.n = 22,4 . 0,05 = 1,12 (lít).
– Theo PTPƯ (2) ta có:
•nH2(2)= (3/2). nFe= (3/2).0,05 = 0,075 (mol)
n=V/22,4 ⇒ VH2 (2)= 22,4 . 0,075 = 1,68 (lít).
⇒ VH2= VH2 (1)+ VH2 (2)= 1,12 + 1,68 = 2,8(l).
* Bài 6 trang 119 SGK Hóa 8:Cho các kim loại kẽm, nhôm, sắt lần lượt tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng.
a)Viết các phương trình phản ứng.
b)Cho cùng một khối lượng các kim loại trên tác dụng hết với axit sunfuric? Kim loại nào cho nhiều khi hiđro nhất?
c)Nếu thu được cùng một thể tích khí hiđro thì khối lượng kim loại nào nhỏ nhất?
* Lời giải bài 6 trang 119 SGK Hóa 8:
a)Phương trình phản ứng:
Zn + H2SO4(loãng)→ ZnSO4+ H2↑
Fe + H2SO4 (loãng)→ FeSO4+ H2↑
2Al+ 3H2SO4(loãng)→ Al2(SO4)3+ 3H2↑
b)Giả sử khối lượng mỗi kim loại (kẽm, sắt và nhôm) tham gia phản ứng là a (gam).
Thì số mol của Zn, Al và Fe lần lượt là:
nZn = a/65 (mol); nAl = a/27 (mol); nFe = a/56(mol).
Zn + H2SO4loãng→ ZnSO4 + H2↑ (1)
a/65 a/65 (mol)
Fe + H2SO4loãng→ FeSO4 + H2↑ (2)
a/56 a/56 (mol)
2Al + 3H2SO4loãng→ Al2(SO4)3+ 3H2↑ (3)
a/27 a/18 (mol)
– Theo ptpư (1) thì: nH2(1)= nZn= a/65mol
– Theo ptpư (2) thì:nH2(2)= nFe=a/56mol
– Theo ptpư (3) thì:nH2(3)= (3/2).nAl=a/18 mol
– Như vậy ta nhận thấy
⇒ nH2(3)> nH2(2)> nH2(1)
⇒ Như vậy cho cùng một lượng kim loại tác dụng với axit H2SO4loãng dư thì nhôm cho nhiều khí hidro hơn, sau đó đến sắt và ít nhất là kẽm.
c)Nếu thu được cùng một lượng khí hidro thì khối lượng kim loại ít nhất là nhôm, sau đó đến sắt, cuối cùng là kẽm.
– Giả sử nếu thu được cùng 1 lượng khí Hidro là 22,4 lít (ở đktc) thì nH2 = V/22,4 = 22,4/22,4 = 1(mol).
– Theo phương trình phản ứng (1), (2) và (3) ở trên thì:
nZn = nH2 = 1(mol)→ mZn = n.M = 1.65 = 65(g)
nFe= nH2= 1(mol)→ mFe= n.M = 1.56 = 56(g)
nAl= (2/3) nH2= 2/3 (mol)→ mZn= n.M = (2/3).27 = 18(g)
Vậy khối lượng kim loại nhỏ nhất là nhôm, tiếp theo là sắt và cuối cùng là kẽm.
Như vậy với việc hệ thống lại kiến thức cần nhớ và các bài tập luyện tập về điều chế hidro và phản ứng thế, phản ứng oxi hóa khử ở trên, TH Văn Thủyhy vọng giúp các em ôn tập được dễ dàng hơn nội dung kiến thức này, mọi góp ý các em hãy để lại đánh giá dưới bài viết để các bài viết sau có nội dung tốt hơn dễ hiểu hơn.
