Ứng dụng, điều chế và tính chất hóa học của hidro

Hidro là một chất khí phổ biến trong chương trình Hóa cấp 2 và cấp 3. Nhưng bạn đã thực sự nắm vững tính chất vật lý và tính chất hóa học của Hidro chưa?...

Hidro là một chất khí phổ biến trong chương trình Hóa cấp 2 và cấp 3. Nhưng bạn đã thực sự nắm vững tính chất vật lý và tính chất hóa học của Hidro chưa? Vậy thì hãy cùng tìm hiểu về chất khí này và những đặc trưng hóa học của nó.

Giới thiệu về Hidro và công thức hóa học của Hidro

Trước khi đi vào chi tiết về tính chất hóa học của Hidro, hãy cùng tìm hiểu một số kiến thức căn bản về nó. Hidro là nguyên tố phi kim, có ký hiệu hóa học là H và số hiệu nguyên tử là 1. Đây là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại dưới dạng khí với nguyên tử khối bằng 1.

Công thức hóa học của Hidro là H2.

Tính chất vật lý của Hidro

Hidro tồn tại ở dạng phân tử H2, gồm 2 nguyên tử Hidro. Dù là chất khí, Hidro nhẹ hơn không khí 14,5 lần, và vì vậy nó chỉ tồn tại ở các tầng cao của khí quyển Trái Đất. Ngoài ra, Hidro cũng có thể tồn tại ở dạng hợp chất.

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

Tính chất hóa học của Hidro

Phản ứng với kim loại

Hidro có khả năng phản ứng với kim loại, tạo thành muối Hidrua.

Trong điều kiện nhiệt độ:

H2 + M → MHx

Trong đó M là kim loại, ví dụ:

H2 + Cu → CuH2

Phản ứng với phi kim

Hidro có thể phản ứng với phi kim ở nhiệt độ cao.

Ví dụ:

H2 + S → H2S

Phản ứng với oxit kim loại

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

Ví dụ:

2H2 + Fe2O3 → 2Fe + 3H2O

Phản ứng với oxi

Tác dụng của Hidro với Oxi ở nhiệt độ cao là tính chất hóa học nổi bật nhất. 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.

Ứng dụng của Hidro trong đời sống

Từ những tính chất hóa học của Hidro đã được đề cập, chất khí này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống.

Hidro là nhiên liệu cho động cơ tên lửa, tàu vũ trụ, bơm khinh khí cầu, bơm bóng bay và 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 sử dụng như là nguyên liệu để sản xuất NH3 (Ammoniac), HCl (Axit Clohidric), Methanol và nhiều hợp chất hữu cơ khác.

hoc-thu-voi-gv-truong-chuyen

Phương pháp điều chế Hidro

Khí Hidro có thể được điều chế bằng nhiều cách khác nhau, ví dụ như:

  • Cho hơi nước qua than cacbon nóng đỏ.
  • Trong phòng thí nghiệm, Hidro được điều chế bằng phản ứng của dung dịch axit với kim loại.
  • Trong công nghiệp, Hidro được điều chế bằng cách điện phân nước hoặc điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.
  • Hidro cũng có thể được sản xuất bằng cách cho khí Metan chạy qua hơi nước ở nhiệt độ khoảng từ 700 đến 1100 độ C.

Bài tập về tính chất hóa học của Hidro

Để nắm vững những tính chất hóa học đặc trưng của Hidro, hãy thử giải quyết một số bài tập sau đây:

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.

Bài tập 2: Dẫn 7,84 lít khí H2 (đktc) qua 96 gram Fe2O3 nung nóng thu được m gam chất rắn. Tìm giá trị của m.

Lời giải: m = 91,2 gam.

Bài tập 3: 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.

Bài tập 4: Khử 48g đồng(III) oxit bằng khí hidro. Hãy tính số gam đồng kim loại thu được và thể tích khí hidro (đktc) cần dùng.

Bạn có thể tham khảo các bài tập khác tại đây.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của Hidro cũng như cách điều chế và ứng dụng của nó. Đừng ngần ngại liên hệ với Marathon Education nếu bạn muốn nâng cao kiến thức với các khoá học hóa học trực tuyến. Chúc bạn thành công trong học tập và kỳ thi sắp tới!

1