Hidro – Tính chất và ứng dụng khí hidro trong sản xuất và đời sống
Hóa Học 24H
https://www.hoahoc24h.com/uploads/hoa-hoc-123.webp
Hidro có:
– Kí hiệu nguyên tử là H. Nguyên tử khối là 1
– Công thức hóa học của đơn chất hidro tồn tại ở trạng thái khí là H2. Phân tử khối là 2.
Nội Dung Chính
I – Tính chất vật lý của Hiđro
Hiđro là một chất khí không màu, không mùi, không vị và là khí nhẹ nhất trong các chất khí. Khí Hiđro tan rất ít trong nước, có nhiệt độ sôi -252,87 °C và nhiệt độ nóng chảy -259,14 °C.
Tỷ khối của oxi so với không khí là 2/29 nên khí oxi nhẹ hơn rất nhiều so với không khí. Ở trạng thái bình thường, oxi tồn tại ở dạng phân tử gồm 2 nguyên tử hiđro liên kết với nhau. Chúng ta hầu hết không gặp khí oxi ở dưới mặt đất mà thường thấy Hiđro có nhiều ở trên tầng cao của khí quyển.
II – Tính chất hóa học của Hiđro
1. Khí Hidro tác dụng với oxi (H2+O2=H2O)
Như chúng ta đã biết, trong không khí oxi chiếm ~ 21% về thể tích con người sử dụng khí oxi có trong không khí để hít thở trao đổi CO2 trong cơ thể ra bên ngoài và chúng ta có thể lấy nguồn oxi trong không khí để thực hiện thí nghiệm này được các em nhé.
Vậy Hiđro lấy từ đâu ?
Đơn giản thôi, chúng ta có axit, chúng ta có kim loại như Al, Zn, Fe . . . thì việc điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm để thực hành là điều dễ dàng thôi.
Các bạn quan sát sách giáo khoa hóa học lớp 8, hình a trang 106 mô tả rất rõ ràng giúp chúng ta hiểu được quá trình điều chế khí Hiđro trong phòng thí nghiệm và đốt cháy hiđro trong oxi như thế nào.
Người ta cho từ từ dung dịch axit Clohiđric vào trong bình có chứa một trong những kim loại như Mg, Al, Fe, Zn . . . sẽ phản ứng với axit HCl ở điều kiện bình thường với phương trình phản ứng như sau:
Mg + HCl ➝ MgCl2 + H2
Al + HCl ➝ AlCl3 + H2
Fe + HCl ➝ FeCl2 + H2
Sau đó chúng ta sẽ đốt ngay khí Hidro tạo ra được ở đầu miệng ống với kiểu như sau:
Đốt cháy hidro ngoài không khí thu được nước
Khi hidro cháy mạnh và chúng ta để trong bình thủy tinh sẽ quan sát được trên thành bình sẽ có những giọt nước nhỏ đọng lại hoặc hơi nước sẽ làm mở bình thủy tinh.
Nếu chúng ta trộn Hidro với Oxi theo tỷ lệ 2:1 và đốt sẽ gây nổ mạnh.
2. Tác dụng với đồng oxit (CuO+H2)
CuO tác dụng với H2 được thực hiện đơn giản như sau giúp các em dễ hình dung hơn về quá trình xảy ra phản ứng, nhớ được hiện tượng phản ứng như thế nào và cách nhận biết phản ứng đang được bắt đầu là yếu tố quyết định đến khả năng nhớ và vận dung kiến thức hóa học.
Thí nghiệm CuO+H2:
Dẫn một luồng khí H2 đi qua bột đồng (II) oxit có màu đen được đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn như hình bên dưới. Chúng ta bắt đầu quan sát khi nung nóng CuO vào các khoảng thời gian xem:
– CuO có thay đổi về màu sắc hay không ?
– Thành ống nghiệm có xuất hiện hiện tượng gì khác biệt không ?
Sau khi đun nóng CuO trên ngọn lửa đèn cồn kết hợp với dẫn luống khí H2 dư đi qua thì chúng ta quan sát được hiện tượng:
– Bột CuO màu đen dẫn chuyển sang màu cam đỏ.
– Trên thành ống nghiệm xuất hiện những vết mờ và có những hạt nước nhỏ bên trong.
Nhận xét:
– Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học giữa CuO và H2.
– Khi đốt nóng tới khoảng 400 độ C thì bột đồng (II) oxit có màu đen chuyển dần sang màu đỏ gạch hoặc màu cam đỏ và có những giọt nước bám vào thành ống nghiệm.
Phương trình hóa học CuO + H2:
CuO+H2➝Cu+H2O
Cu được tạo thành có màu đỏ gạch hoặc cam đỏ sẽ khác với màu của bột đồng(II) oxit nên chúng ta dễ dàng nhận biết khi nào phản ứng xảy ra. Ngoài ra, ống nghiệm chúng ta chọn để thực hiện phản ứng phải đủ chiều dài làm nhưng tụ nước trên thành ống nghiệm. Những ống nghiệm ngắn có thể làm cho nước bay hơi ra bên ngoài vì nhiệt độ cao không thể ngưng tụ được nước.
Bột đồng(II) oxit được khử bởi hidro
III – Ứng dụng của Hidro.
Khí Hidro có rất nhiều ứng dụng trong hàng ngày, sản xuất công nghiệp, hóa chất hóa mỹ phẩm và những ứng dụng của Hidro được nhắc tới nhiều nhất có thể là:
– Hidro được dùng làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, có thể làm nhiên liệu cho động cơ ô tô thay xăng trong tương lai không xa.
– Khí Hidro còn được dùng làm nhiên liệu trong đèn xì Oxi-Hidro để hàn hoặc cắt kim loại.
– Khí Hidro là nguồn nguyên liệu không thể thiếu để sản xuất khí Amoniac, axit và nhiều hợp chất hữu cơ khác phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như sản xuất phân đạm . . .
– Dùng khí Hidro làm chất khử để điều chế một số kim loại từ oxit của chúng như ZnO, FeO, CuO, Fe2O3 . . .
– Khí hidro được dùng để bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không vì khí Hidro là khí nhẹ, an toàn bền với nhiều chất liệu.
có:- Kí hiệu nguyên tử là H. Nguyên tử khối là 1- Công thức hóa học của đơn chất hidro tồn tại ở trạng thái khí là H2. Phân tử khối là 2.Hiđro là một chất khí không màu, không mùi, không vị và là khí nhẹ nhất trong các chất khí. Khítan rất ít trong nước, có nhiệt độ sôi -252,87 °C và nhiệt độ nóng chảy -259,14 °C.Tỷ khối của oxi so với không khí là 2/29 nên khí oxi nhẹ hơn rất nhiều so với không khí. Ở trạng thái bình thường, oxi tồn tại ở dạng phân tử gồm 2 nguyên tử hiđro liên kết với nhau. Chúng ta hầu hết không gặp khí oxi ở dưới mặt đất mà thường thấycó nhiều ở trên tầng cao của khí quyển.Như chúng ta đã biết, trong không khí oxi chiếm ~ 21% về thể tích con người sử dụng khí oxi có trong không khí để hít thở trao đổi CO2 trong cơ thể ra bên ngoài và chúng ta có thể lấy nguồn oxi trong không khí để thực hiện thí nghiệm này được các em nhé.Vậy Hiđro lấy từ đâu ?Đơn giản thôi, chúng ta có axit, chúng ta có kim loại như Al, Zn, Fe . . . thì việc điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm để thực hành là điều dễ dàng thôi.Các bạn quan sát sách giáo khoa hóa học lớp 8, hình a trang 106 mô tả rất rõ ràng giúp chúng ta hiểu được quá trình điều chế khí Hiđro trong phòng thí nghiệm và đốt cháy hiđro trong oxi như thế nào.Người ta cho từ từ dung dịch axit Clohiđric vào trong bình có chứa một trong những kim loại như Mg, Al, Fe, Zn . . . sẽ phản ứng với axit HCl ở điều kiện bình thường với phương trình phản ứng như sau:Mg + HCl ➝ MgCl2 + H2Al + HCl ➝ AlCl3 + H2Fe + HCl ➝ FeCl2 + H2Sau đó chúng ta sẽ đốt ngay khí Hidro tạo ra được ở đầu miệng ống với kiểu như sau:Khi hidro cháy mạnh và chúng ta để trong bình thủy tinh sẽ quan sát được trên thành bình sẽ có những giọt nước nhỏ đọng lại hoặc hơi nước sẽ làm mở bình thủy tinh.Nếu chúng ta trộn Hidro với Oxi theo tỷ lệ 2:1 và đốt sẽ gây nổ mạnh.CuO tác dụng với H2 được thực hiện đơn giản như sau giúp các em dễ hình dung hơn về quá trình xảy ra phản ứng, nhớ được hiện tượng phản ứng như thế nào và cách nhận biết phản ứng đang được bắt đầu là yếu tố quyết định đến khả năng nhớ và vận dung kiến thức hóa học.Thí nghiệmDẫn một luồng khí H2 đi qua bột đồng (II) oxit có màu đen được đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn như hình bên dưới. Chúng ta bắt đầu quan sát khi nung nóng CuO vào các khoảng thời gian xem:- CuO có thay đổi về màu sắc hay không ?- Thành ống nghiệm có xuất hiện hiện tượng gì khác biệt không ?Sau khi đun nóng CuO trên ngọn lửa đèn cồn kết hợp với dẫn luống khí H2 dư đi qua thì chúng ta quan sát được hiện tượng:- Bột CuO màu đen dẫn chuyển sang màu cam đỏ.- Trên thành ống nghiệm xuất hiện những vết mờ và có những hạt nước nhỏ bên trong.Nhận xét:- Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học giữa- Khi đốt nóng tới khoảng 400 độ C thì bột đồng (II) oxit có màu đen chuyển dần sang màu đỏ gạch hoặc màu cam đỏ và có những giọt nước bám vào thành ống nghiệm.Phương trình hóa học CuO + H2:CuO+H2➝Cu+H2OCu được tạo thành có màu đỏ gạch hoặc cam đỏ sẽ khác với màu của bột đồng(II) oxit nên chúng ta dễ dàng nhận biết khi nào phản ứng xảy ra. Ngoài ra, ống nghiệm chúng ta chọn để thực hiện phản ứng phải đủ chiều dài làm nhưng tụ nước trên thành ống nghiệm. Những ống nghiệm ngắn có thể làm cho nước bay hơi ra bên ngoài vì nhiệt độ cao không thể ngưng tụ được nước.Khí Hidro có rất nhiều ứng dụng trong hàng ngày, sản xuất công nghiệp, hóa chất hóa mỹ phẩm và những ứng dụng của Hidro được nhắc tới nhiều nhất có thể là:- Hidro được dùng làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, có thể làm nhiên liệu cho động cơ ô tô thay xăng trong tương lai không xa.- Khí Hidro còn được dùng làm nhiên liệu trong đèn xì Oxi-Hidro để hàn hoặc cắt kim loại.- Khí Hidro là nguồn nguyên liệu không thể thiếu để sản xuất khí Amoniac, axit và nhiều hợp chất hữu cơ khác phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như sản xuất phân đạm . . .- Dùng khí Hidro làm chất khử để điều chế một số kim loại từ oxit của chúng như ZnO, FeO, CuO, Fe2O3 . . .- Khí hidro được dùng để bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không vì khí Hidro là khí nhẹ, an toàn bền với nhiều chất liệu.
