Chương 5: HIĐRO – NƯỚC A KIẾN THỨC CƠ BẢN Bài: TÍNH CHẤT – ỨNG DỤNG CỦA HIĐRO - Ký hiệu hóa học: H Hoá trị: I - Công thức hóa học đơn chất hiđro H2 - Nguyên tử khối - Phân tử khối 1.1 Tính chất vật lý Hiđro chất khí không màu, không mùi, không vị, tan nước, chất khí nhẹ số chất khí 1.2 Tính chất hóa học Ở nhiệt độ thích hợp, khí hiđro hóa hợp với đơn chất oxi, kết hợp với nguyên tố oxi số oxit kim loại để tạo nước(H2O) Các phản ứng tỏa nhiều nhiệt a) Tác dụng với đơn chất oxi t Hiđro cháy mãnh liệt oxi: 2H2 + O2 2H2O Hỗn hợp hiđro oxi theo tỷ lệ V H : VO2 : hỗn hợp nổ mạnh b) Tác dụng với số hợp chất oxit kim loại Hiđro tác dụng với số oxit kim loại nhiệt độ cao tạo nước giải phóng kim loại tự Ví dụ: t0 CuO (r) + H2 (k) Cu (r) + H2O (h) Khí hiđro chiếm nguyên tố oxi CuO Hiđro có tính khử (khử oxi) t Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O PbO t + H2 Pb + H2O 1.3 Ứng dụng Dùng làm nhiên liệu cho động tên lửa, dùng đèn xì oxihiđro để hàn cắt kim loại, làm nhiên liệu cho động ô tô thay cho xăng, Dùng để bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không, Là nguồn nguyên liệu sản xuất amoniac, axit nhiều hợp chất hữu Dùng làm chất khử để điều chế số kim loại từ oxit chúng 2.Bài: PHẢN ỨNG OXI HOÁ KHỬ 2.1 Sự khử - oxi hóa a) Sự khử tách oxi khỏi hợp chất Ví dụ: t0 CuO + H2 Cu + H2O Sự khử CuO thành Cu Sự khử Fe2O3 thành Fe b) Sự oxi hóa hoá hợp chất với oxi Ví dụ: t0 C + O2 CO2 t0 H2 + O2 H2O Sự oxi hóa C thành CO2 Sự oxi hóa H2 thành H2O 2.2 Chất khử chất oxi hóa a) Chất khử chất chiếm oxi chất khác chất hoá hợp với oxi b) Chất oxi hóa chất nhường oxi cho chất khác Ví dụ 1: Trong phản ứng CuO + H2 t0 Cu + H2O - H2 chất khử ( chất bị oxi hóa thành oxit) - CuO chất oxi hoá ( chất bị khử oxi) t0 Ví dụ 2: Trong phản ứng 4Al + 3O2 Al2O3 - Al chất khử ( chất bị oxi hóa thành oxit) - O2 chất oxi hóa 2.1 Phản ứng oxi hóa khử Phản ứng oxi hóa – khử phản ứng hoá học xảy đồng thời oxi hóa khử Ví dụ: Phản ứng: t0 CuO + H2 Cu + H2O phản ứng oxi hóa- khử, phản ứng xảy đồng thời hai trình sau: + Sự oxi hóa H2 thành oxit (H2O) + Sự khử CuO thành Cu Tầm quan trọng oxi hóa – khử: làm sở luyện kim công nghệ hóa học Bài : ĐIỀU CHẾ HIĐRO- PHẢN ỨNG THẾ 3.1 Điều chế hiđro a) Trong phòng thí nghiệm Cho axit (HCl H2SO4 loãng) tác dụng với kim loại (kẽm sắt, nhôm, ), khí H2 thu cách đẩy không khí hay đẩy nước Ví dụ: Zn + HCl ZnCl2 + H2 b) Trong công nghiệp - Điện phân nước dùng than khử oxi nước Phương trình điện phân: 2H2O dienphan 2H2 + O2 - Có thể điều chế hiđro từ khí tự nhiên, khí dầu mỏ 5.7 Phản ứng Phản ứng phản ứng hóa học đơn chất hợp chất, nguyên tử đơn chất thay nguyên tử nguyên tố khác hợp chất Ví dụ: Zn + HCl ZnCl2 + H2 (kẽm thay hiđro phản ứng) Bài: NƯỚC 4.1 Thành phần hóa học nước: Bằng phương pháp điện phân nước (phản ứng phân huỷ) phương pháp tổng hợp nước, người ta chứng minh rằng: Nước hợp chất hóa học, thành phần gồm hai nguyên tố hiđro (H) oxi (O) Hai nguyên tố hoá hợp với theo tỷ lệ: Hai phần thể tích khí hiđro phần thể tích khí oxi hay 11 Phần khối lượng hiđro 89 phần khối lượng oxi 4.2 Tính chất a) Tính chất vật lý Là chất lỏng không màu, không mùi, không vị, sôi 1000C, hoà tan nhiều chất rắn, lỏng, khí b) Tính chất hóa học Tác dụng với kim loại Nước tác dụng với số kim loại nhiệt độ thường (K, Na, Ca, ) tạo thành bazơ giải phóng hiđro Ví dụ: Na + H2O Ca 2NaOH + H2 + H2O Ca(OH)2 + H2 số kim loại nhiệt độ cao ( Fe, Cr, ) tạo oxit kim loại + H2 O t Fe + H2O Fe3O4 + 4H2 Tác dụng với oxit - Nước tác dụng với số oxit kim loại tạo hợp chất bazơ ( dung dịch làm đổi màu quì tím thành xanh) Ví dụ: Na2O + H2O 2NaOH ( Natri hiđroxit) CaO + H2O Ca(OH)2 ( Canxi hiđroxit) - Nước tác dụng với nhiều oxit phi kim tạo hợp chất axit (dung dịch làm đổi màu quì tím thành đỏ) Ví dụ: SO2 + H2O H2SO3 (axit sunfurơ) P2O5 + 3H2O 2H3PO4 ( axit photphoric) 5.Bài: AXIT – BAZƠ - MUỐI 5.1 Axit 5.1.1 Định nghĩa Axit hợp chất mà phân tử có hay nhiều nguyên tử hiđro liên kết với gốc axit Các nguyên tử hiđro thay kim loại Ví dụ: HCl, H2SO4, H2S, H3PO4, Trong axit, hóa trị gốc axit = số nguyên tử hiđro 5.1.2 Phân loại gọi tên axit: gồm loại Axit oxi: Tên gọi axit = Axit + Tên phi kim + hiđric Ví dụ: HCl : axit clohiđric HBr: axit bromhiđric Axit có oxi - Một nguyên tố phi kim tạo vài axit có oxi - Nếu axit ứng với hóa trị cao phi kim (axit có nhiều oxi hơn) thì: Tên axit = Axit + Tên phi kim + ic Ví dụ: HNO3 Axit nitric H2SO4 axit sunfuric H3PO4 axit photphoric - Nếu axit ứng với hóa trị thấp phi kim (hay có oxi hơn) thì: Tên axit = Axit + Tên phi kim + Ví dụ: HNO2 H2SO3 Axit nitrơ axit sunfurơ 5.1.3 Một số gốc axit thường dùng gọi tên gốc axit Phân tử axit có 1H có gốc axit Ví dụ: HCl, HNO3 - Cl: clorua; - NO3: nitrat Phân tử axit có H có gốc axit Ví dụ: H2SO4, H2S , H2CO3 , H2SO3 - HSO4: hiđrosunfat ; - HS: hiđro sunfua; = SO4 : sunfat = S : sunfua - HCO3: hiđro cacbonat; - HSO3: hiđro sunfit; = CO3: cacbonat = SO3: sunfit Phân tử axit có H có gốc axit Ví dụ: H3PO4 - H2PO4: đihiđro photphat = HPO4: hiđrophotphat PO4 : photphat 5.2 Bazơ 5.2.1 Định nghĩa Bazơ hợp chất mà phân tử có nguyên tử kim loại liên kết với hay nhiều nhóm hiđroxit (- OH) Ví dụ: NaOH, Fe(OH)2 , Al(OH)3, Công thức hóa học: M(OH)n, n = hóa trị kim loại Trong bazơ: hóa trị kim loại = số nhóm hiđroxit (OH) 5.2.2 Gọi tên bazơ Tên bazơ =Tên kim loại(thêm hóa trị, kim loại có nhiều hóa trị) + hiđroxit Ví dụ: NaOH Natri hiđroxit Fe(OH)2 Sắt (II) hiđroxit Fe(OH)3 Sắt (III) hiđroxit 5.2.3 Phân loại bazơ Dựa vào tính tan bazơ nước người ta chia làm hai loại: Bazơ tan nước (còn gọi kiềm): NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, (loại ít) Bazơ không tan nước: Cu(OH)2, Mg(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3 (loại nhiều) 5.3 Muối 5.3.1 Định nghĩa Muối hợp chất mà phân tử gồm hay nhiều nguyên tử kim loại liên kết với gốc axit Ví dụ: NaCl, BaSO4, Na2SO4, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, - Trong muối: Tổng số hóa trị kim loại =Tổng số hoá trị gốc axit 5.3.2 Tên gọi Tên muối = Tên kim loại(thêm hóa trị kim loại có nhiều hóa trị) + tên gốc axit Ví dụ: FeSO4 : Sắt (II) sunfat Fe2(SO4)3 : Sắt (III) sunfat AlCl3 : Nhôm clorua 5.3.3 Phân loại Muối trung hoà (trong gốc axit hiđro) Ví dụ: Na2SO4, CaSO4, Na3PO4, Muối axit (trong gốc axit có nguyên tử hiđro) Ví dụ: NaHSO4, Ca(HSO4)2, Na2H2PO4, Lưu ý giải toán: