Điều chế khí Hidro a. Hiện tượng quan sát Khi mở khóa phễu chứa dung dich HCl 10% thì dung dịch HCl chảy xuống đáy bình và những viên Zn tan ra, dung dịch sủi bọt, có lượng khí sinh ra lớn, khí này theo ống thủy tinh thoát ra ngoài. Khi đốt đầu ống thủy tinh trong ngọn lửa đèn cồn, ban đầu không có hiện tượng gì xảy ra, tiếp tục đốt đầu ống thủy tinh một lúc thì có khí thoát ra nhiều hơn, mùi khét và có tiếng nổ lớn. Sau đó tiếp tục đốt thì không có tiếng nổ nữa nhưng quan sát thấy ngọn lửa có màu xanh rất nhạt. Khi úp phễu thủy tinh khô lên trên ngọn lửa thì thấy thành bình bị đục và có một lớp sương mờ bám trên thành bình. b. Phương trình phản ứng Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑ 2 H2 + O2 → 2 H2O c. Giải thích Vì Zn là kim loại hoạt động mạnh, đừng trước Hidro trong dãy hoạt động hóa học nên khi cho Zn tác dụng với dung dịch acid HCl sẽ giải phóng khí Hidro. Khi đốt đầu ống thủy tinh trong ngọn lửa đèn cồn thì có tiếng nổ lớn vì khi phản ứng được đốt nóng ở nhiệt độ cao, nhiệt độ bắt cháy của hỗn hợp khí hidro sinh ra và oxi không khí trong bình thí nghiệm có tỉ lệ 2:1, phản ứng xảy ra sẽ đốt nóng những phân tử H2 và O2 ở chung quanh làm cho chúng phản ứng với nhau và lan truyền trong toàn bộ thể tích của hỗn hợp gây ra hiện tượng nổ. Sau đó tiếp tục đốt thì lượng oxi phản ứng hết, còn lại khí H¬2 tinh khiết và khí H2 đốt cháy cho ngọn lửa màu xanh nhạt. Khi úp phễu thủy tinh khô lên trên ngọn lửa thì khí H2 tác dụng với khí O2 trong không khí tạo thành hơi nước nhìn như lớp sương mờ bám trên thành bình.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HÓA HỌC -Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HOÀI NHI NGÀY 09/09/2014 Nhóm: BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: HIDRO – HIDRO PEOXIT 1.Thí nghiệm 1: Điều chế khí Hidro a Hiện tượng quan sát Khi mở khóa phễu chứa dung dich HCl 10 dung dịch HCl chảy xuống đáy bình viên Zn tan ra, dung dịch sủi bọt, có lượng khí sinh lớn, khí theo ống thủy tinh ngồi Khi đốt đầu ống thủy tinh lửa đèn cồn, ban đầu khơng có tượng xảy ra, tiếp tục đốt đầu ống thủy tinh lúc có khí nhiều hơn, mùi khét có tiếng nổ lớn Sau tiếp tục đốt khơng có tiếng nổ quan sát thấy lửa có màu xanh nhạt Khi úp phễu thủy tinh khô lên lửa thấy thành bình bị đục có lớp sương mờ bám thành bình b Phương trình phản ứng Zn + HCl ZnCl2 + H2 H2 + O2 H2O c Giải thích Vì Zn kim loại hoạt động mạnh, đừng trước Hidro dãy hoạt động hóa học nên cho Zn tác dụng với dung dịch acid HCl giải phóng khí Hidro Khi đốt đầu ống thủy tinh lửa đèn cồn có tiếng nổ lớn phản ứng đốt nóng nhiệt độ cao, nhiệt độ bắt cháy hỗn hợp khí hidro sinh oxi khơng khí bình thí nghiệm có tỉ lệ 2:1, phản ứng xảy đốt nóng phân tử H2 O2 chung quanh làm cho chúng phản ứng với lan truyền tồn thể tích hỗn hợp gây tượng nổ Sau tiếp tục đốt lượng oxi phản ứng hết, lại khí H tinh khiết khí H2 đốt cháy cho lửa màu xanh nhạt Khi úp phễu thủy tinh khô lên lửa khí H tác dụng với khí O2 khơng khí tạo thành nước nhìn lớp sương mờ bám thành bình (Tài liệu tham khảo: Hóa học vơ – Hồng Nhâm – Tập – trang 5) Thí nghiệm 2: Điều chế khí Hidro a Hiện tượng quan sát Khi cho phoi nhơm dung dịch NaOH vào ống nghiệm quan sát thấy Al tan dần, có tượng sủi bọt khí màu trắng có lớp bọt khí bám bề mặt miếng nhơm b Phương trình phản ứng Al2O3 + NaOH + H2O Na[Al(OH)4] Al + H2O Al(OH)3 + H2 Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4] Phản ứng tổng quát: Al + NaOH + H2O Na[Al(OH)4] + H2 c Giải thích Al ngun tố lưỡng tính nên mơi trường kiềm Al tác dụng với NaOH giải phóng khí H2 nên xuất hiện tượng sủi bọt khí Phản ứng tạo thành phức aluminac, kim loại Al có lớp oxit nhôm bền bảo vệ ngăn không cho tác dụng với H2O môi trường kiềm lớp oxit nhôm bị phá vỡ Khi lớp oxit nhôm bị phá vỡ Al tác dụng với H 2O tạo thành kết tủa trắng Al(OH)3 Kết tủa Al(OH)3 không tan hết nên phản ứng tiếp với dung dịch NaOH tạo phức aluminac Thí nghiệm 3: Tính chất Hidro với phản ứng khử CuO a Hiện tượng quan sát Lấy tờ giấy cuộn CuO đầu ống dẫn khí đốt thấy tờ giấy có chất rắn màu nâu đỏ b Phương trình phản ứng H2 + CuO Cu + H2O c Giải thích Tính chất hóa học đặc trưng hidro tính khử nên nhiệt độ cao H khử oxit kim lọa CuO thành kim loại Cu Chất rắn màu nâu đỏ lại kim loại đồng Cu Thí nghiệm 4: So sánh hoạt tính hidro phân tử hidro nguyên tử a Hiện tượng quan sát Ống nghiệm 2: cho ml dung dịch H 2SO4 10 ml dung dịch KMnO4 0,05M sau sục khí H2 tinh khiết thấy màu tím dung dịch màu chậm Ống nghiệm 3: cho ml dung dịch H 2SO4 10 ml dung dịch KMnO4 0,05M sau thả vào miếng Zn thấy miếng Zn tan ra, có tượng sủi bọt khí, màu tím dung dịch màu nhanh để lúc sau thấy dung dịch suốt b Phương trình phản ứng H2 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O Zn + H2SO4 ZnSO4 + H* H* + KMnO4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 + H2O c Giải thích Cho khí H2 tác dụng với dung dịch KMnO4 mơi trường acid H2SO4 Ống nghiệm 2: khí hidro sục vào khí hidro phân tử khí hidro điều chế tinh khiết để khơng khí chuyển thành hidro phân tử, màu tím dung dịch màu chậm Ống nghiệm 3: miếng Zn tác dụng với dung dịch H 2SO4 sinh khí H2 dung dịch nên có tượng sủi bọt khí Khí H sinh hidro nguyên tử nên có tính oxi hóa mạnh làm màu tím dung dịch KMnO4 nhanh Vì hidro ngun tử có hoạt tính mạnh hidro phân tử 5 Thí nghiệm 5: Điều chế Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Khi cho gam BaO2 vào ống nghiệm to chứa ml H 2SO4 loãng ngâm nước đá, quan sát thấy ống nghiệm có tượng sủi bọt khí đồng thời có kết tủa màu trắng b Phương trình phản ứng BaO2 + H2SO4 BaSO4 + H2O2 c Giải thích Khi cho BaO2 tác dụng với acid H2SO4 giải phóng khí H2O2 gây tượng sủi bọt khí, kết tủa màu trắng lại ống nghiệm BaSO Trong mơi trường acid H2O2 bền nên khơng bị phân hủy Thí nghiệm 6: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Ống nghiệm 1: đun nóng dung dịch H2O2 thấy có tượng sủi bọt khí Ống nghiệm 2: thêm vào dung dịch H2O2 bột MnO2 có tượng sủi bọt khí nhanh, có chất rắn lắng xuống đáy ống nghiệm b Phương trình phản ứng H2O2 H2O + O2 c Giải thích H2O2 chất lỏng không bền, tan vô hạn nước, dễ phân hủy nhiệt độ thường tạo H2O O2 nên ống nghiệm đun nóng H 2O2 phân hủy xảy chậm, giải phóng khí O2 nên có tượng sủi bọt khí Ở ống nghiệm có MnO2 chất xúc tác nên phản ứng phân hủy nhanh làm khí O2 nhanh Khí bay lên ống nghiệm khí O2, để nhận biết khí O2 ta dùng que đóm Trong phản ứng MnO2 đóng vai trò chất xúc tác giúp phản ứng phân hủy nhanh Có thể thay MnO2 chất V2O5, Fe2O3 7 Thí nghiệm 7: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Khi cho KI vào ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 thấy khơng có tượng xảy b Phương trình phản ứng KI + H2O2 KOH + I2 c Giải thích H2O2 vừa cso tính oxi hóa vừa có tính khử, phản ứng với dung dịch KI oxi hóa I- thành I2 Thí nghiệm 8: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Cho dung dịch Pb(CH3COO)2 tác dụng với Na2S có kết tủa màu trắng xám có khí mùi khai Cho kết tủa vào ống nghiệm thêm dung dịch H 2O2 thấy có kết tủa màu đen dung dịch b Phương trình phản ứng Na2S + H2O NaOH + H2S Pb(CH3COO)2 + NaOH Pb(OH)2 + CH3COONa Pb(OH)2 + H2O2 PbO2 + H2O Pb(CH3COO)2 + Na2S PbS + CH3COONa PbS + H2O2 PbSO4 + H2O c Giải thích Dung dịch Na2S muối gốc bazơ mạnh acid yếu nên Na 2S bị phân hủy nước tạo thành NaOH khí có mùi khai H2S NaOH tác dụng với dung dịch Pb(CH3COO)2 tạo kết tủa màu trắng xám Pb(OH)2 Thêm vào dung dịch thu vài giọt H 2O2 Pb(OH)2 bị oxi hóa thành PbO2 có kết tủa màu đen 9 Thí nghiệm 9: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Khi thêm dung dịch NaOH 20 vào ống nghiệm chứa dung dịch Cr 2(SO4)3 0,1M lúc đầu dung dịch có màu trắng, có sủi bọt khí, lắc kết tủa tan sau dung dịch chuyển sang màu xanh rêu Thêm vào dung dịch thu vài giọt H2O2 10 có tưởng sủi bọt khí nhanh b Phương trình phản ứng Cr2(SO4)3 + NaOH Na2SO4 + Cr(OH)3 Cr(OH)3 + NaOH Na[Cr(OH)4] Na[Cr(OH)4] + NaOH + H2O2 Na2CrO4 + H2O c Giải thích Cr2(SO4)3 tác dụng với NaOH tạo kết tủa Cr(OH) màu xanh rêu, Cr(OH)3 hdroxit lưỡng tính, kết tủa tan NaOH dư tạo thành Na[Cr(OH)4] Khi thêm vài giọt H2O2 vào dung dịch Na[Cr(OH)4] mơi trường kiềm phản ứng tạo muối crommat Trong this nghiệm trên, H2O2 thể tính oxi hóa 10 Thí nghiệm 10: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Thêm dung dịch NaOH loãng vào ống nghiệm chứa dung dịch AgNO có kết tủa màu nâu đen ống nghiệm nóng lên Thêm tiếp vào vài giọt dung dịch H2O2 10 có kết tủa màu trắng xám b Phương trình phản ứng AgNO3 + NaOH → Ag2O + NaNO3 + H2O AgNO3 + NaOH + H2O2 → Ag + NaNO3 + H2O + O2 c Giải thích Dung dịch AgNO3 tác dụng với dung dịch NaOH loãng tạo thành AgOH AgOH bền nên bị phân hủy thành Ag2O có kết tủa màu nâu đen Khi thêm dung dịch H2O2 vào H2O2 phản ứng với AgNO3 môi trường kiềm tạo thành kim loại Ag kết tủa màu trắng xám giải phóng khí O2 11 Thí nghiệm 11: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Cho dung dịch H2O2 10 vào ống nghiệm chứa dung dịch KMnO4 0,05M dung dịch H2SO4 đậm đặc thấy màu tím dung dịch nhạt lúc ban đầu có hạt liti bám thành bình b Phương trình phản ứng KMnO4 + H2SO4 + H2O2 K2SO4 + MnSO4 + O2 + H2O c Giải thích Trong mơi trường acid mạnh H2O2 thể tính khử nên H2O2 khử MnO4về Mn2+ giải phóng khí O2 cho thấy tượng có hạt liti bám thành bình phản ứng xảy Trong thí nghiệm sau cùng, H2O2 thể tính khử Từ thí nghiệm cho thấy H2O2 vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử H2O2 chất oxi hóa mạnh mơi trường acid mơi trường kiềm H2O2 thể tính oxi hóa tác dụng với chất khử (KI, PbS…), thể tính khử tác dụng với chất oxi hóa mạnh (KMnO4/H2SO4…) Hydro (tiếng Anh: hydrogen, từ tiếng Latinh: hydrogenium) nguyên tố hóa học hệ thống tuần hoàn nguyên tố với nguyên tử số 1, nguyên tử khối đvC Trước gọi khinh khí (như "bom khinh khí" tức bom H); từ sử dụng Sở dĩ gọi "khinh khí" hydro nguyên tố nhẹ tồn thể khí, với trọng lượng nguyên tử 1,00794 u Hydro nguyên tố phổ biến vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ tới 90% tổng số nguyên tử Các thuộc dải cấu tạo chủ yếu hydro trạng thái plasma Hydro nguyên tố tồn tự nhiên Trái Đất tương đối khí hydro nhẹ nên trường hấp dẫn Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng khỏi ngồi khơng gian, hydro tồn chủ yếu dạng hydro nguyên tử tầng cao khí Trái Đất Đồng vị phổ biến hydro proti, ký hiệu H, với hạt nhân proton khơng có neutron Ngồi hydro có đồng vị bền deuteri, ký hiệu D, với hạt nhân chứa proton neutron đồng vị phóng xạ triti, ký hiệu T, với hai neutron hạt nhân Với vỏ nguyên tử có electron, nguyên tử hydro nguyên tử đơn giản biết đến, nguyên tử hydro tự có ý nghĩa to lớn mặt lý thuyết Chẳng hạn, nguyên tử hydro ngun tử trung hòa mà phương trình Schrưdinger giải xác nên việc nghiên cứu lượng cấu trúc điện tử đóng vai trò quan trọng phát triển học lượng tử hóa học lượng tử Ở điều kiện thường, nguyên tử hydro kết hợp với tạo thành phân tử gồm hai nguyên tử H2 (Ở nhiệt độ cao, trình ngược lại xảy ra.) Khí hydro lần điều chế cách nhân tạo vào đầu kỉ 16 cách nhúng kim loạivào axit mạnh Vào năm 17661781, Henry Cavendish người nhận hydro chất riêng biệt bị đốt khơng khí tạo sản phẩm nước Tính chất nguồn gốc tên "hydrogen", tiếng Hy Lạp nghĩa "sinh nước" Ở điều kiện tiêu chuẩn, hydro chất khí lưỡng ngun tử khơng màu, khơng mùi, không vị phi kim Trong hợp chất ion, hydro có thể tồn hai dạng Trong hợp chất với kim loại, hydro tồn dạng anionhydrua mang điện tích âm, ký hiệu H- Hydro tồn dạng cation H+ ion dương sinh nguyên tử hydro bị electron Tuy nhiên ion dương với cấu tạo gồm proton trần trụi (khơng có electron che chắn) tồn thực tế tính dương điện hay tính axit khả phản ứng với phân tử khác H+ cao Một cation hydro thực tồn trình chuyển proton từ axit sang bazơ (phản ứng axit-bazơ) Trong dung dịch nước H+ (do nước loại axit khác phân ly ra) kết hợp với phân tử nước tạo cation hydroni H3O+, thường viết gọn H+ Ion đóng vai trò đặc biệt quan trọng hóa học axit-bazơ Hydro tạo thành hợp chất cộng hóa trị với hầu hết nguyên tố khác Nó có mặt nước hầu hết hợp chất hữu cơcũng thể sống ... KMnO4 nhanh Vì hidro nguyên tử có hoạt tính mạnh hidro phân tử 5 Thí nghiệm 5: Điều chế Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Khi cho gam BaO2 vào ống nghiệm to chứa ml H 2SO4 loãng ngâm nước đá,... nghiệm BaSO Trong môi trường acid H2O2 bền nên khơng bị phân hủy Thí nghiệm 6: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Ống nghiệm 1: đun nóng dung dịch H2O2 thấy có tượng sủi bọt khí Ống... giúp phản ứng phân hủy nhanh Có thể thay MnO2 chất V2O5, Fe2O3 7 Thí nghiệm 7: Tính chất Hidro peoxit a Hiện tượng quan sát Khi cho KI vào ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 thấy khơng có tượng