Trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp người ta đều cần dùng khí Hiđro. Phản ứng thế chính là phản ứng để điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm.
Vậy phản ứng thế là gì? Phương pháp, cách thức để điều chế Hiđro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm được thực hiện như thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này.
I. Điều chế khí Hiđro
1. Điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm
– 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
2. Điều chế hiđro trong công nghiệp
– Trong công nghiệp người ta điều chế hiđro bằng cách điện phân nước hoặc dùng than khử oxi của nước trong lò khí than hoặc điều chế H2 từ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.
2H2O –điện phân→ 2H2 + O2
II. Phản ứng thế là gì?
– Định nghĩa: Phản ứng thế là phản ứng hóa học trong đó nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất. Ví dụ:
Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2↑
Fe + H2SO4→ FeSO4+ H2↑
(Nguyên tử Zn và Fe đã thay thế nguyên tử H trong hợp chất HCl và H2SO4)
III. Bài tập vận dụng điều chế hidro, phản ứng thế
* Bài 1 trang 117 SGK Hóa 8:Những phản ứng hóa học nào dưới đây có thể được dùng để điều chế hiđro trong phòng thi nghiệm?
a)Zn + H2SO4→ ZnSO4+ H2↑
b)2H2O → 2H2↑+ O2↑
c)2Al + 6HCl → 2AlCl3+ 3H2↑
° Lời giải bài 1 trang 117 SGK Hóa 8:
– Phản ứng hóa học điều chế H2trong phòng thí nghiệm là: a) và c)
Zn + H2SO4→ ZnSO4+ H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3+ 3H2↑
* Bài 2 trang 117 SGK Hóa 8:Lập phương trình hóa học của các phản ứng sau đây và cho biết chúng thuộc loại phản ứng hóa học nào?
a)Mg + O2→ MgO.
b)2KMnO4→ K2MnO4+ MnO2+ O2.
c)Fe + CuCl2→ FeCl2+ Cu.
° Lời giải bài2 trang 117 SGK Hóa 8:
a)2Mg + O2→ 2MgO
– Là phản ứng oxi hóa khử (phản ứng hóa hợp).
b)2KMnO4→ K2MnO4+ MnO2+ O2.
– Là phản ứng oxi hóa khử (phản ứng phân hủy).
c)Fe + CuCl2→ FeCl2+ Cu.
– Là phản ứng thế.
* Bài 3 trang 117 SGK Hóa 8:Khi thu khí oxi vào ống nghiệm bằng cách đẩy không khí phải để vị trí ống nghiệm như thế nào? Vì sao? Đối với khí hiđro, có làm thế được không? Vì sao?
° Lời giải bài 3 trang 117 SGK Hóa 8:
• Cách để ống nghiệm khi thu khí oxi:
– Để ống nghiệm thẳng đứng, miệng ống nghiệm hướng lên trên vì trọng lượng khí oxi (M=32g) lớn hơn trọng lượng không khí (M=29g)
• Cách để ống nghiệm khi thu khí hidro:
– Để ống nghiệm thẳng đứng và miệng ống nghiệm hướng xuống dưới do trọng lượng của khí hidro (M=2g) nhẹ hơn trọng lượng của không khí (M=29g).
* Bài 4 trang 117 SGK Hóa 8:Trong phòng thí nghiệm hóa học có các kim loại kẽm và sắt, dung dịch HCl và axit H2SO4.
a)Viết các phương trình hóa học có thể điều chế hiđro;
b)Phải dùng bao nhiêu gam kẽm, bao nhiêu gam sắt để điều chế được 2,24 lít khí hiđro (đktc)?
° Lời giải bài 4 trang 117 SGK Hóa 8:
a) Phương trình hóa học của phản ứng:
(1) Zn + 2HCl → ZnCl2+ H2↑
(2) Zn + H2SO4→ ZnSO4+ H2↑
(3) Fe + 2HCl → FeCl2+ H2↑
(4) Fe + H2SO4 (l)→ FeSO4+ H2↑
b) Theo bài ra thu được 2,24 lít H2 nên:
– Theo phương trình hóa học (1) và (2):∑nZn= ∑nH2= 0,1 (mol)
⇒ Khối lượng kẽm cần dùng là: m = 0,1.65 = 6,5 (g)
– Theo phương trình hóa học (3) và (4):∑nFe= ∑nH2= 0,1 (mol)
⇒ Khối lượng sắt cần dùng là: m = 0,1.56 = 5,6 (g).
* Bài 5 trang 117 SGK Hóa 8: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 đktc.
° Lời giải bài 5 trang 117 SGK Hóa 8:
– Theo bài ra, có 22,4(g) sắt và 24,5(g) axit sunfuric nên số mol của Fe và H2SO4 là:
– Phương trình hóa học của phản ứng:
Fe + H2SO4→ FeSO4 + H2↑
1 mol 1 mol
0,4 0,25 mol
– Lập tỉ lệ so sánh, ta thấy: 
⇒ Fe dư, H2SO4 phản ứng hết nên các tính toán tính theo số mol của H2SO4
– Theo PTPƯ nFe (pư)= nH2SO4= 0,25(mol) ⇒ nFe (dư)= 0,4 – 0,25 = 0,15(mol).
⇒ mFe(dư) = n.M = 0,15.56 = 8,4(g).
–Theo PTPƯ thì: nH2= nH2SO4= 0,25 (mol).
⇒ VH2= n.22,4 = 0,25.22,4 = 5,6(lít).
Hy vọng bài viết này đã giúp các em hiểuPhản ứng thế là gì? Cách điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. TH Văn Thủychúc các em học tốt, mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để ở phần nhận xét dưới bài viết nhé.
