Tính chất hóa học của Hidro và ứng dụng trong đời sống

Tính chất hóa học của Hidro

Hidro (H) là nguyên tố hóa học đơn giản nhất trong bảng tuần hoàn, được tìm thấy nhiều trong thiên nhiên và tạo thành phần lớn của hầu hết các hợp chất hữu cơ và không hữu cơ.

Hidro tác dụng với Oxi

Hidro và Oxi (O) là hai nguyên tố hóa học quan trọng, tạo thành hợp chất H2O (nước) khi kết hợp với nhau. Khi đưa ngọn lửa chỉ chứa khí Hidro vào trong lọ đựng khí Oxi, ta thu được những hiện tượng sau:

• Hidro tiếp xúc với Oxi ở nhiệt độ cao sẽ cháy mạnh hơn và trên thành lọ xuất hiện những giọt nước nhỏ.
• Nếu đốt Hidro trong không khí cũng sẽ tạo ra những giọt nước tương tự.

Phương trình hóa học của phản ứng này là: 2H2 + O2 → 2H2O

Nhận xét:

• Hidro tác dụng với Oxi ở nhiệt độ cao.
• Hỗn hợp khí Oxi và Hidro là một hỗn hợp nổ.
• Theo chứng minh, hỗn hợp này sẽ gây nổ lớn nhất nếu trộn nhau ở tỉ lệ là 2:1.

Hidro tác dụng với Đồng Oxit (CuO)

Thí nghiệm: Cho luồng khí hidro tinh khiết đi qua bột Oxit của Cu (CuO), sau đó đốt đến nhiệt độ trên 400 độ C, ta có nhận xét sau:

• Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học xảy ra.
• 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) —–to–> H2O(h) + Cu(r)

Tính chất rút ra: Khí hidro đã chiếm lấy nguyên tốt Oxi trong hợp chất oxit của Cu, CuO. Do đó ta nói Hidro có tính chất khử.

Kết luận tổng quát:
Sau 2 thí nghiệm trên ta có thể kết luận khí 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.

Ứng dụng của Hidro trong thực tế

Một sốứng dụng của Hidro (Hydrogen) trong thực tế đang được triển khai và phát triển rộng rãi trên toàn cầu. Đây là một nguyên tố hóa học rất quan trọng, có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng tái tạo và là một thành phần chính trong nhiều sản phẩm tiêu dùng.

Hidro được sử dụng như một nguyên liệu trong sản xuất khí đốt tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất chất đốt cho các ngành công nghiệp, hóa chất, sản xuất sắt thép, và thậm chí cả trong sản xuất thực phẩm.

Ngoài ra, hidro còn được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các xe chạy bằng hydro, đóng vai trò quan trọng trong phát triển các loại nhiên liệu xanh và giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường.

Một ứng dụng tiềm năng khác của hidro là trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, thông qua việc sử dụng năng lượng điện từ các nguồn tái tạo để sản xuất hidro. Hidro được sản xuất bằng cách sử dụng điện năng để phân hủy nước thành hidro và ôxi, sau đó hidro được lưu trữ và sử dụng để tạo ra điện năng khi cần thiết.

Tuy nhiên, việc sản xuất hidro vẫn đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm chi phí sản xuất và lưu trữ, cũng như khả năng vận chuyển. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và các nghiên cứu liên quan, hidro đang trở thành một nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng trong tương lai.

Bài tập liên quan đến khí hidro

Để hiểu rõ hơn về tính chất của Hidro, có thể thực hành với các bài tập đơn giản sau đây:

Câu 1:

Các chất nào trong những chất dưới đây được sử dụng để điều chế khí hidro:

A. H₂O; HCl ; H₂SO₄

Để điều chế khí hidro, người ta thường sử dụng dung dịch axit clohidric (HCl) hoặc dung dịch axit sulfuric (H₂SO₄) phản ứng với kim loại kẽm (Zn) hoặc nhôm (Al). Công thức phản ứng như sau:

2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

Trong đó, khí hidro được giải phóng ra và thu thập ở trên bình nước.

Câu 2:

Cho biết tính chất lý hóa của khí hidro:

– Tính chất vật lý: Khí hidro là một khí không màu, không mùi, không vị và không độc.

– Tính chất hóa học: Khí hidro rất dễ cháy và hỗn hợp khí hidro và khí oxi trong tỷ lệ phù hợp có thể phản ứng với nhau để tạo ra ngọn lửa rực cháy. Công thức phản ứng như sau:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Phản ứng này được gọi là phản ứng oxi hóa khử, là một trong những phản ứng cơ bản trong hoá học.

Câu 3:

Nếu cho một lượng khí hidro và một lượng khí oxi trong tỷ lệ 2:1 vào bình kín và đun nóng, khối lượng của bình sẽ thay đổi hay không?

Khi đốt cháy một hỗn hợp khí hidro và khí oxi trong tỷ lệ phù hợp, sản phẩm chính sẽ là nước. Theo định luật bảo toàn khối lượng của Lavoisier, khối lượng của sản phẩm phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng. Vì vậy, khi đốt cháy hỗn hợp khí hidro và khí oxi trong tỷ lệ 2:1, khối lượng của bình sẽ không thay đổi.

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