Bạn đang xem bài viết Tính chất hóa học của hidro là gì? Cách điều chế hidro tại Mas.edu.vn bạn có thể truy cập nhanh thông tin cần thiết tại phần mục lục bài viết phía dưới.
Hidro là một nguyên tố hóa học mang số hiệu nguyên tử là 1 trong bảng tuần hoàn. Đây là nguyên tố nhẹ nhất và phổ biến nhất trong vũ trụ. Hidro có tính chất hóa học đặc biệt và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Tính chất hóa học của hidro được định nghĩa bởi cấu trúc của nguyên tử hidro và khả năng tạo liên kết hóa học. Hidro là nguyên tố ở nhóm 1A trong bảng tuần hoàn, có chỉ số nhiên liệu là 1, vì vậy nó chỉ có một electron trên lớp electron ngoại cùng. Do đó, hidro có xu hướng giành hoặc nhượng electron để tạo liên kết hóa học với các nguyên tử khác.
Cách điều chế hidro có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp phổ biến nhất là cách điện phân nước. Khi điện phân nước, nguyên tử nước (H2O) bị phân tách thành hidro (H2) và oxy (O2). Quá trình này diễn ra trong một bình điện phân được cung cấp điện năng đủ để phá vỡ liên kết trong nước. Hidro sẽ tạo thành ở cực âm, trong khi oxy sẽ tạo thành ở cực dương.
Ngoài ra, hidro cũng có thể được điều chế thông qua các phản ứng hóa học khác như phản ứng của hydrocacbon với nước hay hydroxit kim loại với axit. Quá trình này tạo ra hidro trong các dạng khác nhau như khí, chất lỏng hoặc dạng rắn.
Tóm lại, hidro có tính chất hóa học đặc biệt với khả năng tạo liên kết hóa học và có thể được điều chế thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Việc nghiên cứu và ứng dụng hidro sẽ đóng góp quan trọng trong các lĩnh vực như năng lượng, công nghiệp hóa chất và y học.
Hidro là một nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên nói chung cũng như trong hóa học nói riêng. Vậy tính chất hóa học của hidro là gì? Ứng dụng của hidro và cách điều chế hidro như thế nào? Tất cả những vấn đề liên quan đến nguyên tố này sẽ được Mas.edu.vn giải đáp ngay sau đây!
Danh Mục Bài Viết
Hidro là gì?
Trước khi đến với tính chất hóa học của hidro, chúng ta hãy tìm hiểu xem hidro là gì?
Hidro là một nguyên tố hóa học trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố với nguyên tử số bằng 1, nguyên tử khối bằng 1 đvC và được kí hiệu là H. Hidro là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại ở thể khí, với trọng lượng nguyên tử 1,00794 đvC.
Hidro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số nguyên tử. Hidro tồn tại chủ yếu dưới dạng hidro nguyên tử trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất.
Với vỏ nguyên tử chỉ có một electron, nguyên tử hidro là nguyên tử đơn giản nhất được biết đến. Ở điều kiện thường, các nguyên tử hidro kết hợp với nhau tạo thành những phân tử gồm hai nguyên tử H2.
Bài viết liên quan:
- Tính chất hóa học của nước? Vai trò của nước trong đời sống
- Tính chất hóa học của axit? 5 ứng dụng axit phổ biến nhất
- Tính chất hóa học của oxit? Khái quát về 4 loại oxit đặc trưng
Tính chất hóa học của hidro
Tính chất hóa học của hidro: Hidro là phi kim, có hóa trị I và có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố hóa học khác nhau. Hidro bị kim loại (Fe, Ni, Pt, Pd) hấp thụ hóa học. Hidro là chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.
Tác dụng với kim loại
Hidro tác dụng được với nhiều kim loại mạnh tạo thành hợp chất hidrua:
H2 + 2Na → 2NaH (natri hidrua).
Tác dụng với phi kim
Hidro tác dụng được với nhiều phi kim:
H2 + Cl2 → 2HCl
2H2 + O2 → 2H2O
3H2 + N2 → 2NH3
Tác dụng với oxit kim loại
Hidro khử được nhiều oxit kim loại ở nhiệt độ cao:
FeO + H2 → Fe + H2O
CuO + H2 → Cu + H2O
Tác dụng với oxi
Hidro tác dụng với oxi ở nhiệt độ cao. Hỗn hợp khí oxi và khí hidro là một hỗn hợp nổ. Theo chứng minh, hỗn hợp này sẽ gây nổ lớn nhất nếu trộn nhau ở tỉ lệ là 2:1.
2H2 + O2 → 2H2O
Tính chất vật lý của hidro
Tính chất vật lý của hidro:
Hidro là một chất khí không màu, không mùi, không vị. Hidro chính là chất khí nhẹ nhất trong không khí và rất ít tan trong nước. Một lít nước (ở điều kiện 15°C) có thể hòa tan được 20ml khí hidro. Tuy nhiên, hidro lại tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
Tỉ khối của hidro đối với không khí là: dH2/kk = 2/29. Điều này có nghĩa là hidro nhẹ hơn không khí 14,5 lần.
Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hidro là một khí lưỡng nguyên tử có công thức phân tử H2, khó hóa lỏng, dễ bắt cháy, có nhiệt độ sôi 20,27K (- 252,87°C) và nhiệt độ nóng chảy 14,02K (- 259,14°C).
Cách điều chế hidro như thế nào?
Chúng ta có thể điều chế hidro bằng nhiều cách khác nhau: hơi nước qua than (cacbon) nóng đỏ, phân hủy bằng nhiệt, điện phân nước hay khử từ axit loãng với một kim loại,…
- Ở trong phòng thí nghiệm, hidro được điều chế bằng phản ứng của axit với kim loại: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
- Điện phân dung dịch có màng ngăn: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
- Điện phân nước: 2H2O → 2H2 + O2
- Thu được thông qua phản ứng nước – khí từ cacbon monoxide: CO + H2O → CO2 + H2
Việc sản xuất thương mại hidro thông thường là từ khí tự nhiên được xử lý bằng hơi nước nóng. Ở nhiệt độ cao (từ 700 – 1100°C), hơi nước tác dụng với metan để sinh ra carbon monoxide và hidro: CH4 + H2O → CO + 3H2
Ứng dụng của hidro hiện nay
Một số ứng dụng phổ biến nhờ tính chất hóa học của hidro hiện nay là:
- Dùng làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, làm nhiên liệu động cơ thay thế cho xăng, dầu.
- Dùng làm đèn xì – oxi để hàn cắt kim loại (do tính chất hóa học của hidro phản ứng với oxi tỏa nhiệt lớn).
- Là nguồn nguyên liệu để sản xuất amoniac NH3, axit clohidric HCl cũng như nhiều hợp chất hữu cơ khác.
- Điều chế kim loại nhờ tính chất hóa học của hidro có khả năng khử hợp chất oxit.
- Hidro là khí nhẹ nhất, do đó nó thường dùng để vận hành khinh khí cầu, sản xuất bóng bay,…
Bài tập về tính chất hoá học của hidro
Bài tập 1
Điền từ thích hợp vào chỗ trống trong các câu sau đây. Cho các từ, cụm từ sau: tính oxi hóa; tính khử; chiếm oxi; nhường oxi; nhẹ nhất
“Trong các chất khí, hidro là khí… Khí hidro có… Trong phản ứng hóa học giữa H2 và CuO, H2 có… vì… của chất khác; CuO có… vì… cho chất khác.”
Trả lời:
nhẹ nhất – tính khử – tính khử – chiếm oxi – tính oxi hóa – nhường oxi
Bài tập 2
Trong các chất sau đây, chất nào dùng để điều chế khí hidro?
A. H2O; HCl ; H2SO4
B. HNO3; H3PO4; NaHCO3
C. CaCO3; Ca(HCO3)2; KClO3
D. NH4Cl; KMnO4; KNO3
Trả lời:
Đáp án là A.
- Điện phân H2O thu được H2.
- HCl, H2SO4 tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học để thu được khí H2 nguyên chất.
Bài tập 3
Viết phương trình hóa học của phản ứng hidro khử các oxit:
a) Sắt (III) oxit
b) Thủy ngân (II) oxit
c) Chì (II) oxit
Trả lời:
a) 3H2 + Fe2O3 → 2Fe + 3H2O
b) H2 + HgO → Hg + H2O
c) H2 + PbO → Pb + H2O
Bài tập 4
Người ta điều chế được 24 gam đồng bằng cách dùng hiđro để khử đồng (II) oxit.
a) Khối lượng đồng (II) oxit bị khử là:
A. 15 gam B. 30 gam C. 45 gam D. 60 gam
b) Thể tích hiđro (đktc) đã dùng là:
A. 8,4 lít B. 12,6 lít C. 4,2 lít D. 6,4 lít
Trả lời:
Phương trình hóa học: H2 + CuO → H2O + Cu
Ta có: nCu = 24/64 = 0.375 mol; nCuO = nH2 = 0.375 mol
a) mCuO = 0.375 × 80 = 30 (g).
Vậy chọn đáp án B.
b) VH2 = 0.375 × 22.4 = 8.4 (lít).
Vậy chọn đáp án A.
Bài tập 5
Trong vỏ Trái Đất, hidro chiếm 1% về khối lượng và silic chiếm 26% về khối lượng. Hỏi nguyên tố nào có nhiều nguyên tử hơn trong vỏ Trái Đất ?
Trả lời:
Ta có: 1 nguyên tử H có khối lượng là 1 (đvC); 1 nguyên tử Si có khối lượng là 28 (đvC).
Gọi khối lượng của vỏ Trái Đất là X.
Khối lượng Si là: 0.26X → Số nguyên tử H là: 0.26X/28 = 0.0093X…
Khối lượng H là: 0.01X → Số nguyên tử Si là: 0.01X/1 = 0.01X…
Vậy hidro có nhiều nguyên tử hơn silic mặc dù nó có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều.
Bài tập 6
Khử 48 g đồng (II) oxit CuO bằng khí H2. Hãy:
a) Tính số gam kim loại Cu thu được.
b) Tính thể tích khí H2 cần dùng (ở đktc).
Trả lời:
Ta có: PTHH của phản ứng khử CuO bằng H2: H2 + CuO → Cu + H2O
Số mol CuO là: nCuO = mCuO/MCuO = 48 / 80 = 0,6 (mol)
Theo phương trình hóa học:
- Khử 1 mol CuO cần dùng 1 mol H2 và phản ứng tạo ra 1 mol Cu.
- Vậy khử 0,6 mol CuO cần dùng 0,6 mol H2 và phản ứng tạo ra 0,6 mol Cu.
a) Khối lượng kim loại đồng Cu thu được là:
mCu = nCu x MCu = 0,6 x 64 = 38,4 (g)
Vậy khối lượng kim loại Cu thu được là 38,4 gam.
b) Thể tích khí H2 (đktc) cần dùng là:
VH2 = nH2 x 22,4 = 0,6 x 22,4 = 13,44 (lít)
Vậy thể tích khí H2 (đktc) cần dùng là 13,44 lít.
Bài tập 7
Tính số gam H2O thu được khi cho 8,4 lít khí H2 tác dụng với 2,8 lít khí O2. Các thể tích đo ở đktc.
Trả lời:
Ta có PTHH của phản ứng: 2H2 + O2 → 2H2O
Số mol của H2 và O2 tham gia phản ứng:
nH2 = VH2/22,4 = 8,4 / 22,4 = 0,375 (mol)
nO2 = VO2/22,4 = 2,8 / 22,4 = 0,125 (mol)
Theo phương trình hóa học:
- Cứ 1 mol O2 sẽ tham gia phản ứng với 2 mol H2.
- Vậy 0,125 mol O2 sẽ tham gia phản ứng với 0,25 mol H2.
⇒ H2 dư (0,375 – 0,25 = 0,125 mol) trong phản ứng với oxi.
Ta có: nH2O = 2nO2 = 0,25 mol
⇒ mH2O = nH2O x MH2O = 0,25 x 18 = 4,5 (g)
Vậy số gam H2O thu được là 4,5 gam.
Qua bài viết trên, chúng ta đã biết được tính chất hóa học của hidro, tính chất vật lí cũng như cách điều chế hidro và ứng dụng của chất khí này. Hi vọng bài viết của Mas.edu.vn đã cũng cấp thêm cho bạn những kiến thức hóa học thú vị và hữu ích nhé!
Tính chất hóa học của hidro, một trong những nguyên tố có mặt nhiều nhất trên Trái Đất, là đặc biệt quan trọng và đa dạng. Hidro có khả năng tạo thành liên kết tương tác mạnh mẽ với các nguyên tố khác, đồng thời có tính chất không phản ứng đáng kể với các nguyên tố khác trong điều kiện bình thường.
Một trong những tính chất quan trọng nhất của hidro là khả năng phi kim. Điều này đồng nghĩa với việc hidro giữ chỗ trống trong bảng tuần hoàn, điều này làm cho nó trở thành một nguyên tố đặc biệt và đa dụng. Điều này có nghĩa rằng hidro có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau và tạo ra các hợp chất phức tạp.
Hidro cũng có tính chất oxi hóa mạnh. Nó có thể phản ứng với oxi, sulfur và nhiều nguyên tố khác để tạo ra các hợp chất mới. Ví dụ phổ biến nhất của điều này là hiện tượng cháy của hidro trong không khí, tạo ra nước và sản sinh nhiều năng lượng.
Việc điều chế hidro có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Một phương pháp chính là điện phân nước, trong đó nước bị phân giải thành hidro và oxi bằng điện năng. Phương pháp khác bao gồm sử dụng các phản ứng hóa học để tách hidro từ các hợp chất chứa hidro như hydrocacbon hay nước.
Trong kết luận, tính chất hóa học của hidro là đa dạng và quan trọng. Hidro có khả năng tạo thành liên kết với các nguyên tố khác và có tính chất oxi hóa mạnh. Việc điều chế hidro có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng phương pháp điện phân nước là phổ biến nhất. Hiểu rõ về tính chất và cách điều chế hidro là cơ sở quan trọng để nắm bắt và sử dụng tốt nguồn tài nguyên quý giá này.
Cảm ơn bạn đã xem bài viết Tính chất hóa học của hidro là gì? Cách điều chế hidro tại Mas.edu.vn bạn có thể bình luận, xem thêm các bài viết liên quan ở phía dưới và mong rằng sẽ giúp ích cho bạn những thông tin thú vị.
Từ Khoá Liên Quan:
1. Hidro
2. Tính chất hóa học
3. Tác dụng hidro
4. Điều chế hidro
5. Tính chuẩn hidro
6. Tính khử hidro
7. Tác dụng của hidro trong hóa học
8. Sự phản ứng hidro
9. Chất oxy hóa hidro
10. Tính axit của hidro
11. Tính blok của hidro
12. Tính ancol của hidro
13. Sự hoạt động của hidro
14. Tạo cacbon a-xít hidro
15. Tạo carbonyl hidro