VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.1. Trạng thái tự nhiên
• Hydro là nguyên tố nhiều nhất trong vũ trụ (90% ở dạng nguyên tử H)
• Trong mặt trời, các hạt nhân H kết hợp với nhau thành hạt nhân He ( Z = 2) và giải phóng năng lượng cho Trái đất • Trên Trái đất, một lượng nhỏ hydro tồn tại ở dạng H2, hầu hết
kết hợp với oxy tạo thành nước
• Hydro ở dạng hợp chất hữu cơ với carbon có trong dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên và mọi sinh vật
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
Trong công nghiệp • Đi từ than
• Đi từ khí thiên nhiên
• Điện phân Tổng hợp H2 trong phòng thí nghiệm 4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ 4.2. Phương pháp điều chế 4.2.1. Đi từ than
• Cho hơi nước qua than cốc đốt nóng đến 1000oC C + H2O CO + H2 Ho = 130 kJ
• Trộn khí than nước với hơi nước dư và cho đi qua chất xúc tác ( Fe2O3 được hoạt hóa bằng Cr2O3hay NiO) ở 450oC
CO + H2 O CO2 + H2 Ho = - 42 kJ
• Rửa hỗn hợp khí thu được với nước ở 25 atm, CO và CO2 tan trong nước còn lại H2, thu khí H2
• Khí thu được cho đi qua dd NaOH trong NH3 để loại lượng nhỏ CO và CO2còn lại
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
4.2.2. Phương pháp đi từ khí thiên nhiên
• Cho khí thiên nhiên và hơi nước đã được đốt nóng đến 1000oC đi qua xúc tác niken
CH4 + H2O CO + 3 H2 Ho = 209 kJ • Quy trình tiếp theo với khí than nước giống phương
pháp 4.2.1
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
4.2.2. Phương pháp đi từ khí thiên nhiên
• Khí thiên nhiên có thể được đốt cháy không hoàn toàn trong O2 hay không khí giàu O2 tạo thành khí than
2 CH4 + O2 2 CO + 4 H2 Ho = -71 kJ • Quy trình tiếp theo với khí than nước giống phương
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
4.2.3. Điện phân
• Điện phân nước: Cho khí H2rất tinh khiết nhưng đắt tiền H2O H2 + O2
Anod (+): 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e-
Catod (-): 4 H+ + 4 e2 H2
đp
Hình. Sơ đồ điện phân nước
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
4.2.3. Điện phân
• Điện phân dd NaOH hay KOH 25% trong nước: H2bay lên ở cực âm, O2bay lên ở cực dương
• Anod (+): 4 OH- O2+ 2 H2O + 2 e-
4. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
4.2. Phương pháp điều chế
4.2.4. Điều chế H2 trong phòng thí nghiệm
• Cho Zn hạt tác dụng với dd HCl hoặc H2SO4 loãng trong bình kíp
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
Hình. Điều chế H2 Hình. Thu khí H2
5.ỨNG DỤNG
• Tổng hợp NH3
• Tổng hợp methanol, aldehyd, aceton từ olefin
• Hydro hóa các hợp chất hữu cơ chưa no
• Điều chế H2O2
• Điều chế kim loại từ oxyd