Điều chế Hidro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm

VnDoc xin giới thiệu bài Điều chế Hidro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 8. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Nêu cách điều chế hidro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm?

Trả lời:

- Trong công nghiệp, hidro được điều chế bằng cách:

+Điện phân nước

+Dùng than khử oxi của H₂O trong lò khí than

+Điều chế từ khí tự nhiên, khí dầu mỏ

- Trong phòng thí nghiệm: Người ta điều chế khí hidro bằng cách cho axit (HCl, H₂SO₄ loãng,…) tác dụng với kim loại (Zn, Fe, Al,…). Dưới đây là một số phản ứng điều chế hidro trong phòng thí nghiệm:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Hidro là nguyên tố gì?

- Hydrogen là một nguyên tố hóa học chứa 1 proton và 1 nơtron. Khí hidro được coi là một nguyên tố phổ biến tạo nên 75% khối lượng của vũ trụ.

- Trước đây còn được gọi là khinh khí (như trong "bom khinh khí" tức bom H); hiện nay từ này ít được sử dụng. Sở dĩ được gọi là "khinh khí" là do hydro là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại ở thể khí, với trọng lượng nguyên tử 1,00794 u.

Hidro có ở đâu?

- Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số nguyên tử. Các sao thuộc dải chính được cấu tạo chủ yếu bởi hydro ở trạng thái plasma. Hydro nguyên tố tồn tại tự nhiên trên Trái Đất tương đối hiếm do khí hydro nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng khỏi thoát ra ngoài không gian, do đó hydro tồn tại chủ yếu dưới dạng hydro nguyên tử trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất.

- Nguồn gốc chủ yếu của hidro là nước, bao gồm hai phần H và một phần O (H₂O). Các nguồn khác bao gồm các chất hữu cơ chiếm phần lớn, than, nhiên liệu hóa thạch và các khí tự nhiên. Metan (CH₄) là một nguồn khá quan trọng của chất hidro.

- Hydrogen còn được tạo thành bằng quá trình điện phân phân tử nước theo quy trình phản ứng hóa học ngược lại:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

2H₂O → 2H₂ + O₂

Tính chất vật lý

- Là khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, chất khí cháy, có nhiệt độ sôi là 20,27 K (-252,87°C) và nhiệt độ nóng chảy của hidro 14,02 K (-259,14°C).

- Khí này tan rất ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

Tính chất hóa học

Hidro không chỉ kết hợp được với đơn chất Oxi mà nó còn kết hợp được với Oxi trong một số Oxit kim loại và cho ra phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Do đó, tính khử là một trong những tính chất hóa học của hidro và được xem là một tính chất khá quan trọng.

Tác dụng với Oxi

Hidro tiếp xúc với Oxi ở nhiệt độ cao tiếp tục cháy mạnh hơn và trên thành lọ những giọt nước nhỏ li ti. Nếu đốt Hidro trong không khí cũng mang lại những giọt nước tương tự.

Phương trình hóa học: 2H₂ + O₂ t^o---> 2H₂O

Tác dụng với đồng oxit (CuO)

Đốt nóng tới khoảng 400 độ C, CuO màu đen chuyển sang màu đỏ gạch của Cu

Phương trình phản ứng: H₂ (k) + CuO(r) t^o--> H₂O(h) + Cu(r)

Hidro có nguy hiểm không?

Khí Hydro (H) là loại khí nguy hiểm vì cực kì dễ cháy nổ. Chỉ cần một tia lửa nhỏ, cũng khiến hydro phát nổ và lan tỏa mức nhiệt rất mạnh.

Mặc dù giá bán khí Hydro rẻ hơn so với khí Heli nhưng khi bơm vào bóng bay lại dễ gây cháy nổ nguy hiểm. Bởi vì cấu trúc phân tử khí hydro rất bé thẩm thấu cực nhanh và dễ dàng qua màng bóng bay. Nên chỉ cần gặp không khí nóng, cầm bóng khi đi ngoài trời nắng hay tiếp xúc ánh đèn là có thể đủ điều kiện kích thích trái bóng nổ tung. Vì vậy mà khi bơm bóng bay hay bơm khinh khí cầu thì người ta thường sử dụng khí Heli nhiều hơn để tránh sự cố cháy nổ do bóng bay bằng khí Hydro mang lại.

Ngoài ra khí Hydrogen phản ứng cực mạnh với chất Clo và Flo, tạo ra loại axit hidro folic có thể gây hại cho phổi và những cơ quan khác của cơ thể con người.

Lưu ý khi sử dụng bóng bay bơm hidro

Khí hydro là loại khí rất nguy hiểm. Chẳng thế mà ngày trong chiến tranh, ai cũng sợ bom hydro. Bởi hydro khi nổ sẽ gây ra áp lực rất mạnh, có thể gây bỏng nặng.

Khí hydro nhẹ, cấu trúc phân tử bé nên bơm vào bóng bay thế này thẩm thấu cực nhanh, và có thể nổ mà không cần nguồn lửa. Ngay cả trong các trung tâm, khoa học lớn, việc mở và đóng van bình hydro cũng là một việc làm thuộc loại nguy hiểm và phải rất cẩn trọng.

Bên cạnh đó, trong quá trình sử dụng bóng bay, nguồn khí bên trong bóng bay rất dễ thẩm thấu ra ngoài, trong đó ra nhiều ở cuống bóng, chỗ buộc dây. Những vụ nổ bóng bay thường nguy hiểm cho những người đứng gần, có thể bỏng da tay, da mặt là những vị trí nhạy cảm.

Vì thế, bóng bay không nên mang vào trong nhà bởi nếu tiếp xúc với bóng đèn, gặp không khí nóng có thể phát nổ. Ngoài ra khi cầm bóng bay ngoài trời nắng cũng có thể phát nổ, rất nguy hiểm.

-------------------------------------------

Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Điều chế Hidro trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm. Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Chuyên đề Hóa học 8, Giải bài tập Hóa học 8, Giải SBT Hóa 8, Trắc nghiệm Hóa học 8, Tài liệu học tập lớp 8