Hidro là một trong những nguyên tốt khá là phổ biến ở tự nhiên nói chung và nói riêng trong hóa học. Ở bài viết dưới đây sẽ giải đáp cho chúng ta một số những vấn đề liên quan đến tính chất – ứng dụng của hidro cùng với cách điều chế cho nguyên tố này.
Thông tin cơ bản về khí Hiđro
- Kí hiệu hóa học của hidro là H
- Nguyên tử khối [NTK]: 1; CTHH đơn chất H2; PTK: 2
- Tinh thể hiđro có cấu trúc hình lục phương. Hiđro có mang hóa trị 1 và có thể phản ứng được với hầu hết các nguyên tố khác.
Nguyên tử hidro là nguyên tử của nguyên tố hidro. Nó bao gồm có một electron [e] có điện tích âm và quay xung quanh một proton mang điện tích dương. Proton này là hạt nhân của nguyên tử hidro, chúng được liên kết lại với nhau bằng lực Coulomb.
Tính chất – ứng dụng của Hiđro
Hiđro có những tính chất rất riêng biệt và ứng dụng hidro cũng riêng biệt, dựa vào những tính chất – ứng dụng của hiđro sẽ được người ta vận dụng vào cuộc sống.
Tính chất – ứng dụng của Hiđro
Tính chất vật lý
Hiđro tồn tại ở điều kiện thường với dạng phân tử H2 bao gồm hai nguyên tử hiđrô. Khí H2 không mùi, không màu và ít tan trong nước. H2 có khối lượng nhẹ hơn 14,5 lần không khí, rất dễ cháy để tạo thành hơi nước. Nhiệt độ nóng chảy là -259,14 °C. Nhiệt độ sôi là -252,87 °C.
Vì khí này nhẹ hơn không khí nên lực hấp dẫn của Trái Đất sẽ không đủ lớn để giữ chúng lại gần mặt đất. Vì vậy, khí hidro sẽ tồn tại ở trên tầng cao của khí quyển của Trái Đất là chủ yếu, còn lại sẽ tồn tại dưới dạng hợp chất.
>> Đăng ký học thử miễn phí môn Hóa học 8
Tính chất hóa học của hidro
Tác dụng với phi kim
Hidro tác dụng với một số loại phi kim: Br2, Cl2, O2
Hidro tác dụng với oxi
Ở trong thí nghiệm khi đưa ngọn lửa đang cháy của khí hiđro vào một bình chứa khí oxy thì ngọn lửa có hiện tượng cháy mạnh hơn và trên thanh bình có suất hiện những giọt nước nhỏ. Với hiện tượng trên chúng ta sẽ đưa ra một kết luận đó là khi hidro tác dụng với oxi thì Sẽ sinh ra nước ở nhiệt độ cao.
Phương trình hóa học: 2H2 + O2 → 2H2O
Lưu ý rằng khi hỗn hợp khí oxi và khí hidro sẽ gây nổ. Nếu như chúng ta trộn hai khí này theo tỉ lệ 2:1 thể tích Khí hiđro và khí oxi thì hỗn hợp sẽ tạo nổ mạnh nhất.
Nguyên nhân tạo ra hiện tượng này bao nhiêu đó chính là hỗn hợp cháy rất nhanh và tỏa nhiều nhiệt. Nhiệt này sẽ làm cho thể tích của hơi nước tạo nên sau khi phản ứng tăng cao đột ngột rất nhiều lần. Vì vậy sẽ làm chấn động mạnh đến không khí và gây nổ.
Tác dụng với CuO
Khi cho khí hidro đi qua bột đồng II thì oxit CuO sẽ chuyển thành màu đen.
Hiện tượng xảy ra: không có phản ứng của hoá học xảy ra khi ở nhiệt độ thường.
Khi ống đựng bột CuO được đun nóng ở dưới ngọn lửa của đèn cồn. Sau đó sẽ cho khí H2 đi qua thì ta sẽ nhìn thấy có xuất hiện một chất rắn màu đỏ gạch và sẽ có nước đọng ở trên thành của ống nghiệm.
Thí nghiệm Hidro tác dụng với CuO
Hiện tượng này chúng ta có thể giải thích rằng khi nhiệt độ càng cao thì H2 càng tác dụng dễ với CuO để tạo thành nước và Cu.
Phương trình hóa học:
H2 + CuO [màu đen] →Cu + H2O
Hidro có tính khử và chiếm nguyên tố của oxi ở trong hợp chất của CuO.
Chúng ta có thể rút ra được kết luận rằng: khi ở nhiệt độ thích hợp thì khí hidro kết hợp được với đơn chất oxi và kết hợp cả được với nguyên tố của oxi ở trong một số oxit của kim loại. Hidro có tính khử và mọi phản ứng đều tỏa nhiệt.
>> TOPPY nền tảng học trực tuyển áp dụng công nghệ AI nhắc học thông minh
Dựa vào tính chất – ứng dụng của Hidro trong thực tế
Dựa theo tính chất – ứng dụng của Hiđro được áp dụng nhiều trong nền công nghiệp như:
- Ứng dụng của hiđro trong giao thông vận tải: được sử dụng làm nhiên liệu động cơ, dùng cho động cơ tên lửa, sử dụng bơm cho khinh khí cầu.
- Trong hóa chất: hiđrô là nguyên liệu để sản xuất axit clohidric HCl, amoniac NH3 cùng nhiều hợp chất hữu cơ khác.
- Trong luyện kim: ứng dụng của khí hiđro là chất khử dùng để điều chế kim loại từ oxit của chúng, cắt và hàn kim loại với đèn xì oxi hidro.
Điều chế khí hiđro
Có 2 cách để chúng ta có thể điều chế khí hidro đó là:
Trong phòng thí nghiệm:
Phương pháp điều chế Hidro trong phòng thí nghiệm
– Nguyên liệu: bao gồm dung dịch axit và kim loại.
+ Kim loại bao gồm: Fe, Pb, Zn, Al,…
+ Dung dịch axit gồm: H2SO4 loãng và HCl loãng.
PTHH: Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Để điều chế và thu được khí hidro sẽ có 2 cách đó là đẩy không khí hoặc đẩy nước.
Trong công nghiệp
Phương pháp điện phân nước trong công nghiệp
Phương pháp điện phân nước: 2H2O → 2H2+ O2
Trong công nghiệp để điều chế hiđro thì người ta thường dùng than khử oxi trong lò khí của nước hoặc điện phân nước hay điều chế H2 từ khí dầu mỏ, khí thiên nhiên.
Trên đây là những thông tin cơ bản nhất về khí hidro và cách điều chế cũng như tính chất – ứng dụng của Hiđro. Hy vọng với những thông tin trên sẽ giúp ích được cho các bạn trong quá trình học tập cũng như ứng dụng vào trong đời sống hàng ngày.
Xem thêm:
Kí hiệu nguyên tố: H. Nguyên tử khối: 1
Công thức hóa học đơn chất hidro: H2. Phân tử khối: 2
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Khí hiđro là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ nhất trong các chất khí và tan rất ít trong nước.
@91076@@91096@
1. Tác dụng với oxi
- Thí nghiệm: Đưa ngọn lửa của khí hidro đang cháy vào bình đựng khí oxi.
- Hiện tượng: Ngọn lửa khí hidro cháy mạnh hơn trong bình, trên thành bình xuất hiện những giọt nước nhỏ.
Video 1: Thí nghiệm hidro cháy trong khí oxi.
- Kết luận: Hidro tác dụng với oxi ở nhiệt độ cao sinh ra nước.
Phương trình hóa học: 2H2 + O2 2H2O
Lưu ý: Hỗn hợp khí hiđro và khí oxi gây nổ khi cháy, nếu trộn tỉ lệ thể tích hidro và oxi đúng với tỉ lệ phản ứng là 2:1 thì hỗn hợp gây nổ mạnh nhất.
Nguyên nhân là hỗn hợp này cháy rất nhanh và tỏa rất nhiều nhiệt. Nhiệt này làm cho thể tích hơi nước tạo thành sau phản ứng tăng lên đột ngột nhiều lần, do đó làm chấn động mạnh không khí, gây nổ.
Thí nghiệm: Cho luồng khí hiđro tinh khiết đi qua ống nghiệm chứa bột đồng [II] oxit CuO màu đen.
Hiện tượng
Khi chưa đun nóng ống nghiệm: không có hiện tượng hóa học xảy ra.
Khi đun nóng ống nghiệm: đồng [II] oxit CuO từ màu đen chuyển dần thành màu đỏ gạch của đồng, có hơi nước xuất hiện ở thành ống nghiệm.
Kết luận: Ở nhiệt độ thích hợp, khí hidro không những kết hợp được với đơn chất oxi mà nó còn kết hợp được với nguyên tố oxi trong một số oxi kim loại [CuO] tạo thành nước. Trong các phản ứng này, hidro đóng vai trò là chất khử, phản ứng đều tỏa nhiệt.
Phương trình hóa học: H2 + CuO Cu + H2O
@91090@@91091@
Khí hidro có nhiều ứng dụng, chủ yếu vì khí hidro có tính chất là rất nhẹ, có tính khử và khi cháy tỏa ra nhiều nhiệt.
Tận dụng những tính chất đặc biệt này mà người ta sử dụng hidro để:
- Làm nhiên liệu cho đông cơ tên lửa, ô tô.
- Dùng trong đèn xì oxi-hidro để hàn cắt kim loại.
- Là nguyên liệu để sản xuất amoniac, axit và nhiều hợp chất hữu cơ khác.
- Dùng làm chất khử để điều chế một số kim loại từ oxit của chúng.
- Bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không vì hidro là khí nhẹ nhất.
1. Hidro là chất khí nhẹ nhất trong các chất khí.
2. Khí hidro có tính khử, ở nhiệt độ thích hợp, hidro không những kết hợp được với đơn chất oxi mà nó còn kết hợp được với nguyên tố oxi trong một số oxit kim loại. Các phản ứng này đều tỏa nhiệt.
3. Khí hidro có nhiều ứng dụng, chủ yếu là do tính chất rất nhẹ, tính khử và khi cháy tỏa nhiều nhiệt.
Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!