Phản ứng Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2: Công thức, cơ chế và ứng dụng của phản ứng

Công thức hóa học phản ứng Zn + H2SO4

Phản ứng hóa học giữa kẽm (Zn) và axit sulfuric (H2SO4) được biểu diễn bởi công thức:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Trong đó, Zn và H₂SO₄ là các chất đầu vào (reactant), còn ZnSO₄ và H₂ là các chất sản phẩm (product) của phản ứng.

Điều kiện phản ứng xảy ra phản ứng Zn tác dụng H2SO4 loãng

Nhiệt độ thường, H₂SO₄ loãng

Tính chất hóa học của H2SO4 loãng

1. Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ
2. Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại
3. Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ
4. Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ
5. Axit sunfuric loãng tác dụng với muối

Cơ chế phản ứng Zn + H2SO4

Phản ứng giữa kẽm và axit sulfuric là một phản ứng oxi-hoá khử. Trong quá trình phản ứng, Zn bị oxy hóa, tạo thành ion Zn²⁺, trong khi đó H⁺ trong H2SO4 bị khử thành khí hydrogen (H₂) và chất khử SO₄^2- tạo thành ion sulfat (SO₄^2-). Cơ chế phản ứng được thể hiện bởi các phương trình sau:

Zn → Zn²⁺ + 2e^– (Oxi-hoá)

H⁺ + e^– → 1/2H₂ (Khử)

H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂

Ứng dụng của phản ứng Zn + H2SO4

Phản ứng giữa kẽm và axit sulfuric có nhiều ứng dụng trong thực tế, chẳng hạn như trong sản xuất pin, sản xuất dung dịch tẩy rửa, và trong quá trình tráng men. Trong ngành công nghiệp hóa chất, phản ứng Zn + H2SO4 cũng được sử dụng để sản xuất muối kẽm như ZnSO₄.

Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1:

Tính chất hóa học của axit sunfuric loãng

a. Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ

b. Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại

Axit sunfuric loãng có khả năng tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại

Tác dụng với kim loại (Al, Fe, Zn, Mg,…) → muối sunfat + khí hidro

Ví dụ:

Fe + H₂SO₄ (loãng) → FeSO₄ + H₂

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

c. Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ

Tác dụng với bazơ → muối sunfat + nước

Thí dụ:

H₂SO₄ + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

d. Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ

Tác dụng với oxit bazơ → muối sunfat + nước

Ví dụ:

BaO + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O

H₂SO₄ + MgO → MgSO₄ + H₂O

H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O

e. Axit sunfuric loãng tác dụng với muối

Tác dụng với muối → muối (mới) + axit (mới)

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + HCl

H₂SO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

Câu 2:

Tính thể tích khí H2 (đktc) sinh ra khi cho 6,5 g kẽm tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc dư:

Đáp án: A

Số mol kẽm phản ứng:

nZn = m/M = 6,5/65 = 0,1 (mol)

Phương trình hóa học:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

0,1 → 0,1 → 0,1 (mol)

Thể tích khí H2 thu được là:

VH2 = nH2.22,4 = 0,1.22,4 = 2,24 (l)

Câu 3:

Thả một mẫu kẽm vào dung dịch axit H2SO4 loãng thấy xuất hiện, hiện tượng gì?

Đáp án: C

Chất rắn màu xám sẫm Kẽm (Zn) tan dần, thu được dung dịch trong suốt và có bọt khí thoát ra (H2)

Phương trình hóa học:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

Câu 4:

Cho m gam kẽm tác dụng với đ HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Tính m?

Đáp án: A

Ta có:

nH2 = 2,24/22,4 = 0,1 (mol)

Phương trình phản ứng xảy ra:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Theo phương trình phản ứng: nZn = nH2 = 0,1 (mol)

=> mZn = 0,1 . 65 = 6,5 g

Câu 5:

Cho 2,24 gam bột Fe vào 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm có AgNO3 0,1M và Cu(NO3)2 0,5M, khuấy đều tới phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn A và dung dịch B. Tính số gam chất rắn A.

A. 4,08 gam

B. 8,16 gam

C. 2,04 gam

D. 6,12 gam

Đáp án: A

Giải thích:

Đầu tiên, ta phải xác định số mol của các chất trong phản ứng:

n_AgNO3 = 0,02 mol

n_Fe = 0,04 mol

n_Cu(NO3)2 = 0,1 mol

Sau đó, ta tính số mol của Fe tham gia phản ứng (1) và phản ứng (2):

n_Fe phản ứng (1) = 0,01 mol

n_Fe phản ứng (2) = 0,03 mol

Từ đó suy ra số mol Cu(NO3)2 dư:

n_Cu(NO3)2 dư = 0,1 mol – 0,03 mol = 0,07 mol

Chất rắn A gồm 0,02 mol Ag và 0,03 mol Cu, do đó khối lượng của chất rắn A là:

m_A = 0,02 mol x 108 g/mol Ag + 0,03 mol x 64 g/mol Cu = 4,08 g

Vậy đáp án là A.

Nguồn tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Acid_sulfuric