II I CaO Al 2 O
O C→ C2 0,15 mol 0,15 mol 0,15 mol
0,15 mol 0,15 mol 0,15 mol CO2
+
Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O
0,15 mol 0,15 mol
Khối lợng đá vôi tạo thành: 0,15 x 100 = 15 g. c)
2O2 + 3Fe
→ Fe3O4 2 mol
1,35 mol 3 mol 2,025 mol 1 mol 0,675 mol Khối lợng sắt từ oxit: 0,675 x 232 = 156,6 g. d) Khối lợng sắt đã tác dụng: 113,4 g.
Khối lợng than đã tác dụng: 1,8 g. 6.6
Khí metan cháy trong oxi tạo thành khí ccbonic và hơi nớc. a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra, biết công thức hoá học của metan là CH4.
b) Tính thể tích oxi cần dùng để đốt cháy 11,2 metan (đktc) . c) Thể tích khí cacbonic tạo thành (đktc). Trả lời: a) CH4 + 2O2 → 0,5 mol 1 mol CO2 + 2H2O 0,5 mol b) Thể tích khí oxi cần dùng: 22,4 . c) Thể tích khí cacbonic tạo thành: 11,2 .
6.7
Một bình kín dung tích 18,6 (đktc) chứa đầy khí oxi. Ngời ta đốt cháy hết 3 g cacbon trong bình đó, sau đó đa 18 g photpho vào bình để đốt tiếp.
a) Lợng photpho có cháy hết không? b) Tính khối lợng từng sản phẩm sinh ra.
Trả lời:
Tổng số mol khí oxi ban đầu: 0,75 mol. Số mol cacbon: 0,25 mol.
C + O2 → → 0,25 mol 0,25 mol 5O2 + 4P → 0,75-0,25=0,5 mol 0,4 mol CO2 0,25 mol 2 P2O5 0,2 mol
a) Khối lợng photpho cháy: 0,4 x 31 = 12,4 g. Vậy photpho cháy không hết (d 5,6 g). b) Khối lợng khí cacbonic tạo thành: 11 g. Khối lợng photpho pentoxit tạo thành: 28,4 g.
Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm
1/
Phát biểu nào dới đây là thiếu chính xác: a) Oxi là chất khí ít tan trong nớc.
b) Khí oxi hoá lỏng ở nhiệt độ rất thấp (nhiệt độ hoá lỏng -183oC). c) Khí oxi tác dụng đợc với tất cả các kim loại và hợp kim.
d) Trong các hợp chất, oxi luôn có hoá trị II. 2/
Phơng trình nào đã đợc viết và cân bằng đúng: a) 3Fe + 2O2 →t0 Fe3O4
b) 2S + 3 O2 →t0 2SO3
c) 2Mg + O2 →t0 2MgO d) 2P + 2O2 →t0 P2O4
3/
Có phơng trình hoá học nào sau với khối lợng sản phẩm cho biết: 3Fe + 2O2 →t0 Fe3O4 23,2 g Khối lợng khí oxi đã tác dụng là: a) 3,2 g. b) 6,4 g. c) 9,6 g.
d) 12,8 g. 4/
Cho biết công thức hoá học của dãy chất: KClO3, O2 , SiO2 , KMnO4 , Fe3O4.
Phát biểu nào dới đây là chính xác: a) Cả năm chất đều là oxit.
b) Chỉ có hai chất KClO3 , KMnO4 không là oxit. c) Chỉ có hai chất SiO2 , Fe3O4 là oxit.
d) Không có chất nào là oxit. 5/
Phản ứng nào dới đây là phản ứng hoá hợp: a) CuO + H2 →t0 Cu + H2O
b) CaO + H2O → Ca(OH)2
c) 2KMnO4 →t0 K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑
d) CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 + H2O 6/
Phản ứng hoá học nào dới đây không là phản ứng hoá hợp: a) 3Fe + 2O2 →t0 Fe3O4
b) 2S + 2O2 →t0 2SO2
c) CuO + H2 →t0 Cu + H2O d) 2P + 2O2 →t0 P2O5
7/
Ngời ta thu khí oxi bằng cách đẩy nớc là nhờ dựa vào tính chất: a) Khí oxi tan trong nớc.
b) Khí oxi ít tan trong nớc. c) Khí oxi khó hóa lỏng. d) Khí oxi nhẹ hơn nớc. 8/
Ngời ta còn thu khí oxi bằng cách đẩy không khí là nhờ dựa vào tính chất:
a) Khí oxi nhẹ hơn không khí. b) Khí oxi nặng hơn không khí. c) Khí oxi dễ trộn lẫn với không khí. d) Khí oxi ít tan trong nớc.
9/
Phát biều nào dới đây là đúng. Khi cây xanh phát triển mạnh. a) Lợng khí oxi gia tăng. b) Lợng khí cacbonic tăng. c) Lợng khí oxi không thay đổi. d) Lợng khí oxi giảm.
10/
Cây cối là thành phần chủ yếu sản xuất ra: a) Khí cacbon dioxit (khí cacbonic).
b) Khí oxi. c) Khí ozon.
d) Khí cacbon oxit. 11/
Sự oxi hoá chậm là:
a) Sự oxi hoá mà không toả nhiệt . b) Sự oxi hoá mà không phát sáng.
c) Sự oxi hoá toả nhiệt mà không phát sáng. d) Sự tự bốc cháy.
12/
Khối lợng cảu 50 khí hidro ở điều kiện tiêu chuẩn là: a) 0.5 g.
b) 1 g. c) 1.5 g. d)2 g. 13/
64 g khí oxi ở điều kiện tiêu chuẩn có thể tích là: a) 89.6 .
b) 44.8 . c) 22,4 . d)11.2 . 14/
Khi phân huỷ có xúc tác 122.5 g kali clorat KClO3, thể tích khí oxi thu đợc (đktc) là: a) 33.6 . b) 22.4 . c) 11.2 . d) 5.6 . 15/
Số gam kali pemanganat KMnO4 cần dùng để điều chế đợc 2.24
khí oxi(đktc) là: a) 7.9 g. b) 15.8 g. c) 23.7 g. d) 31.6 g. Trả lời 1c 2a 3b 4c 5b 6c 7b 8b 9a 10b 11c 12a 13b 14a 15d
CHƯƠNG 4
HIDRO - nớc
1. HIDRO – TíNH CHấT VậT Lí -ĐIềU CHế
Tóm tắt kiến thức:
Kí hiệu hoá học : H Nguyên tử khối H = 1 Công thức hoá học : H2 Phân tử khối H2 =2 1.
tính chất vật lí:Chất khí không màu, không mùi, không vị ít tan trong nớc, chất khí nhẹ nhất, hoá lỏng ở -2600C.
2. Điều chế :
a)Công nghiệp :Từ nớc (điện phân),khí dầu mỏ. b)Phòng thí nghiệm : Dựa vào phản ứng:
Axit + Kim loại → Muối + Hidro (HCl,H2SO4, ..) (Mg, Al, Zn, Fe .)… …
Ví dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑ (kẽm clorua)
Bình Kipp là dụng cụ mà phòng thí nghiệm thờng dùng để điều chế hidro một cách tiện lợi.
Nhận biết khí :không làm tắt tàn đóm que diêm, khi châm lửa thì cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh nhạt.
3.
Phản ứng thế:
là phản ứng hoá học xảy ra giữa đơn chất và hợp chất, trong dó nguyêntử đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất.
ví dụ: Fe + 2HCl →FeCl2 + H2
(Sắt (II) clorua)
Câu hỏi và bài tập
1.1
Nêu sự khác biệt về tính chất vật lí giữa oxi và hidro?
Dựa vào hình vẽ bình Kipp, hãy mô tả bình Kipp khi hoạt động và khi ngừng hoạt động.
Trả lời:
Sự khác nhau về tính chất vật lí giữa oxi và hidro: Oxi nặng hơn không khí, hoá lỏng ở nhiệt độ -183oC. Hidro nhẹ hơn không khí, hoá lỏng ở nhiệt độ -260oC.
Bình kipp gồm phễu A và bình B. Bản thân hình B gồm hai phần: phần đầu có dạng hình cầu, phần dới có dạng bán cầu. Khi ắp phễu A vào bình B, giữa cuống phễu và chỗ thắt của bình có khe hở.
Cho những viên kẽm vào bình A(phần hình cầu) qua cửa C rồi lắp khoá K vào bình. Rót dung dịch axit clohidric qua phễu A vào phần bán ccầu, axit qua khe hở dâng lên bình cầu làm ngập những viên
kẽm. Phản ứng hoá học giữa kẽm và axit sinh ra khí hidro. Khí hidro ra khỏi bình nhờ khoá K. Khi không dùng hidro thì đóng khoá K lại. Khí hidro sinh ra nhng không có lối thoát, nó tạo nên áp suất trong phần hình cầu và đẩy dung dịch axit về phần bán cầu, ung dịch theo cuống phễu đi lên phễu. Kết quả axit không còn tiếp xúc với kẽm, do đó phản ứng tạo ra khí hidro ngừng lại.
Nếu muốn tiếp tục dùng hidro, ta lại mở khoá K, hidro thoát ra ngoài,áp suất khí trong bình giảm, axit lại từ phễu vào đầy phần bán cầu rồi dâng lên phần hình cầu. Phản ứng sinh khí hidro lại tiếp tục xảy ra. Hình 4.1 Bình Kipp: a) Hoạt động b) Đang hoạt động c) Tháo rời 1.2
Phản ứng hoá học nào dới đây có thể dùng để điều chế hidro trong công nghiệp, trong phòng thí nghiệm?
a) 2H2O →2H2 ↑+ O2 ↑
b) Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2 ↑
c) Fe + 2HCl →FeCl2 + H2 ↑
Trả lời:
Phản ứng điện phân nớc a) đợc dùng để điều chế hidro trong công nghiệp. Hai phản ứng b) và c) đợc dùng để điều chế hidro trong phòng thí nghiệm.
1.3
Thế nào là phản ứng thế? Cho ví dụ minh hoạ.
Trả lời:
Là phản ứng hoá học xảy ra giữa đơn chất và hợp chất, trong đó nguyên tử đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất.
Ví dụ: Zn + 2HCl →ZnCl2 + H2 ↑ 1.4
Cân bằng các phơng trình phản ứng dới đây.
Cho biết phản ứng nào thuộc loại: phản ứng hoá hợp, phản ứng phân huỷ, phản ứng thế:
a) Al + O2 →Al2O3
b) Fe + CuSO4 →FeSO4 + Cu c) Zn + P →Zn3P2
d) KClO3 →KCl + O2 ↑ e) Mg + HCl →MgCl2 + H2 ↑. Trả lời: a) 4Al + 3O2 →2Al2O3 Phản ứng hoá hợp. b) Fe + CuSO4 →FeSO4 + Cu Phản ứng thế. c) 3Zn + 2P →Zn3P2 Phản ứng hoá hợp. d) 2KClO3 →2KCl + 3O2 ↑ Phản ứng phân huỷ. e) Mg + 2HCl →MgCl2 + H2 ↑. Phản ứng thế. 1.6
Cho 2,8 g sắt tác dụng với dung dịch chứa 14,6 g axit clo-hidric HCl nguyên chất.
a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra.
b) Chất nào còn d sau phản ứng và d bao nhiêu gam? c) Tính thể tích khí hidro thu đợc (đktc)?
d) Nếu muốn cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thì phải dùng thêm chất kia một lợng là bao nhiêu?
Trả lời:
a) Phơng trình phản ứng: Fe + 2HCl →FeCl2 + H2 ↑ b) Fe + 2HCl →FeCl2 + H2 ↑ 1 mol 2 mol
0,05 mol 0,40 mol (axit d)
Số mol axit d: 0,40 – 0,10 = 0,30 mol Khối lợng axit d: 36,5 x 0,3 = 10,95 g. c) Tỉ lệ 56 g 73 g y=? 10,95 g Khối lợng sắt cần thêm: 8,4 73 56 95 , 10 x = g.
d) Thể tích khí hidro thoát ra khi có 2,8 g sắt tác dụng: V1= 22,4 1,12
568 8 ,
2 x = .
Thể tích khí hidro thoát ra khi có 8,4 g sắt tác dụng: V2 = 1,12 x 2 = 3,36 .
tính chất hoá học của hidro Tóm tắt kiến thức
1. Tính chất hoá học của hidro: a) Tác dụng với oxi:
2H2 + O2 →t0 2H2O
Khi đốt cháy hidro trong khí oxi, hidro cháy êm (Hình 4.2). Tuy nhiên, nếu trộn hidro với oxi với tỉ lệ hai thể tích khí hidro với một thể tích khí oxi ta lại đợc một hỗn hợp nổ mạnh.
Hình 4.2 Khí hidro cháy êm trong oxi
b) Tác dụng với đồng (II) oxit: H2 + CuO →t0 H2O + Cu (Màu đen) (Màu đỏ)
Đặt đồng (II) oxit (bột màu đen) trong một ống thuỷ tinh. Cho một dòng khí hidro qua ống thuỷ tinh. Ta nhận thấy không có hiện tợng phản ứng. Bây giờ ta đun nóng đồng (II) oxit, rồi cho khí hidro qua. Mầu đen của đồng (II) oxit chuyển dần thành màu đỏ đồng Cu. Trong khi đó xuấ hiện từng giọt nớc ở ống nghiệm đặt bên ngoài. (Hình 4.3).
Hidro đã chiếm oxi của đồng và biến đổi thành nớc, đồng đã mất oxi trở thành đồng tự do.
Hình 4.3 Phản ứng giữa khí hidro vơis đồng (II) oxit nóng đỏ.
2. Sự khử:
3H2 + Fe2O3 →t0 2Fe + 3H2O H2: là chất khử.
Chất chiếm oxi của một chất khác gọi là chất khử. Sự tách oxi ra khỏi hợp chất gọi là sự khử.
3. ứng dụng:
Điều chế kim loại từ oxit của nó.
Nạp khinh khí cầu.
Làm nhiện liệu trong đèn xì oxi-hidro để hàn cắt kim loại.
Sản xuất NH3, HCl, phân bón.
Làm nhiien liệu thay cho ét xăng (động cơ tên lửa, ôtô).
Câu hỏi và bài tập
2.1
Hãy nêu cách nhận biết ba lọ khí sau: oxi, hidro và khí cacbonic. Hình vẽ trang 78
Trả lời:
Lấy riêng mỗi khí vào một lọ nhỏ dể thử. Đa que đóm cháy đầu còn than đỏ vào mỗi lọ. Nếu que đóm cháy bùng len đó là lọ đựng khí oxi. Lọ có tiếng nổ nhẹ là lọ đựng khí hidro.
Nếu que đóm tắt đó là lọ dựng khí cacbonic.
Có thể kiểm tra thêm lọ chứa khí hidro và lọ chứa khí cacbonic, muốn vậy ta cho từng khí qua nớc vôi trong. Lọ làm nớc vôi trong hoá đục là lọ chứa khí cacbonic, trái lại hidro không làm đục nớc vôi. CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 ↓ + H2O
Sản phẩm canxi cacbonat là chất rắn không tan, lắng xuống đáy bình đựng dung dịch nớc vôi, ta ghi thêm mũi tên đầu quay xuống bên cạnh công thức CaCO3.
2.2
Viết phơng trình của các phản ứng, trong đó hidro đã khử các oxi sau thành kim loại:
a) Sắt (III) oxit c) Sắt (II) oxi b) Sắt từ oxit d) Chì (II) oxit
Nêu nhận xét về vai trò của hidro trong các phản ứng trên.
Trả lời:
a) FeO + H2 →t0 Fe + H2O b) Fe3O4 + 4H2 →t0 3Fe + 4H2O c) Fe2O3 + 3H2 →t0 2Fe + 3H2O d) PbO + H2 →t0 Pb + H2O
Trong cả 4 phản ứng hidro đều là chất khử. 2.3
Ngời ta điều chế kim loại đồng bằng cách dùng khí hidro khử 0,6 mol đồng (II) oxit.
a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra. b) Tính khối lợng đồng đợc điều chế đợc? c) Tính thể tích khí hidro (đktc) cần dùng?
Trả lời:
a) H2 + CuO →t0 H2O + Cu
b) Số mol đồng thu đợc là 0,6 mol, ứng với 38,4 g.
Số mol khí hidro cần dùng là 0,6 mol, ứng với 13,44 (đktc). 2.4
Cho 6,5 g kẽm tác dụng với một lợng dung dịch H2SO4 loãng d. a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra.
b) Tính thể tích khí hidro thoát ra (đktc).
c) Với lợng hidro trên, có thể khử đợc bao nhieu gam đồng (II) oxit?
Trả lời:
a) Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2 ↑
0,1 mol kẽmcho 0,1 mol khí hidro tức 22,4 (đktc). b) H2 + CuO →t0 H2O + Cu
Phản ứng oxi hoá - khử Tóm tắt kiến thức
1. Chất khử và chất oxi hoá: H2 + CuO →t0 H2O + Cu
Chất khử là chất chiếm oxi của chất khác. Ví dụ: H2
Chất oxi hoá là chất nhờng oxi cho chất khác. Ví dụ CuO 2. Sự khử và sự oxi hoá:
H2 + CuO →t0 H2O + Cu
Sự khử là sự tách oxi ra khỏi hợp chất.
Sự oxi hoá là sự tác dụng của oxi với chất khác.
Sự khử và sự oxi hoá là hai quá trình trái ngợc nhau, nhng xảy ra cùng lúc.
Phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng hoá học trong đó sự khử và sự oxi hoá xảy ra đồng thời.
Câu hỏi và bài tập
3.1
Thế nào là chất khử? Chất oxi hoá? Sự khử và sự oxi hoá? Cho ví dụ minh hoạ.
Trả lời:
Chất khử là chất chiếm oxi của chất khác. Chất oxi hoá là chất nhờng oxi cho chất khác. Sự khử là sự tách oxi ra khỏi hợp chất.
Sự oxi hoá là sự tác dụng của oxi với chất khác. H2 + CuO →t0 H2O + Cu
Hidro H2 là chất khử. Đồng oxit CuO là chất oxi hoá. 2.2
Hoàn tất các phơng trình phản ứng sau: a) Fe3O4 + H2 →H2O + Fe
b) CO2 + Mg →MgO + C c) Fe2O3 + CO →CO2 + Fe3O4
d) Fe3O4 + CO →CO2 + FeO e) FeO + CO →CO2 + Fe
Những phản ứng hoá học này có phải là phản ứng oxi hoá - khử không? Vì sao? Nếu là phản ứng oxi hoá - khử, hãy cho biết chất khử, chất oxi hoá? Trả lời: a) Fe3O4 + 4H2 →t0 4H2O + 3Fe b) CO2 + 2Mg →t0 2MgO + C c) 3Fe2O3 + CO →t0 CO2 + 2Fe3O4 d) Fe3O4 + CO →t0 CO2 + 3FeO
e) FeO + CO →t0 CO2 + Fe
Cả 5 phản ứng đều là phản ứng oxi hoá - khử vì trong từng phản ứng có xảy ra đồng thời quá trình oxi hoá và quá trình khử.
3.3
Khử sắt (III) oxit bằng khí hidro ở nhiệt độ cao, ngời ta thu đợc 5,6 g sắt.
a) Viết phơng trình phản ứng xảy ra.
b) Tính số mol sắt (III) oxit đã tham gia phản ứng. Từ đó suy ra khối lợng của sắt (III) oxit.
c) Tính thể tích khí hidro (đktc) cần dùng?
Trả lời:
a) Fe2O3 + 3H2 →t0 2Fe + 3H2O Tỷ lệ: 1 mol 3 mol 2 mol 3 mol
b) Số mol sắt sinh ra: 5,6 : 56 = 0,1 mol.
Số mol sắt (III) oxit tham gia phản ứng; 0,05 mol. Khối lợng sắt (III) oxit tham gia phản ứng: 8 g. c) Số mol khí hidro cần dùng: 0,15 mol.
Thể tích khí hidro (đktc): 3,36 . 3.4
Cân bằng các phơng trình phản ứng dới đây.
Cho biết phản ứng nào là phản ứng hoá hợp , phản ứng phân huỷ, phản ứng thế? a) Fe + O2 → Fe3O4 b) Al + HCl → AlCl3 + H2