Buzz
1. Phương trình hóa học Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Trong phản ứng này, kẽm (Zn) phản ứng với axit clohidric (HCl) để tạo ra kẽm clorua (ZnCl2) và khí hiđro (H2). Đây là một ví dụ của phản ứng oxi hóa khử, trong đó kẽm được oxi hóa từ trạng thái nguyên tố 0 thành Zn²⁺, trong khi ion hiđro (H⁺) trong axit clohidric bị khử thành khí hiđro (H2). Khí hiđro (H2) được sinh ra dưới dạng khí, và kẽm clorua (ZnCl2) hòa tan trong dung dịch. Phản ứng này không chỉ tạo ra dung dịch muối kẽm clorua và khí hiđro mà còn có thể tạo ra ngọn lửa màu xanh nhạt khi khí hiđro cháy trong không khí.
Các hiện tượng quan sát được khi phản ứng xảy ra:
+ Tăng nhiệt độ: Khi kẽm (Zn) phản ứng với axit clohidric (HCl), nhiệt độ sẽ tăng lên do phản ứng tỏa nhiệt xảy ra.
+ Xuất hiện bọt khí: Trong quá trình phản ứng, khí hiđro (H2) được giải phóng dưới dạng bọt khí, nổi lên từ dung dịch.
+ Thay đổi màu dung dịch: Khi kẽm clorua (ZnCl2) hòa tan trong nước, bạn có thể thấy màu sắc của dung dịch thay đổi do sự hình thành muối kẽm clorua.
+ Khí hiđro: Khí hiđro (H2) thoát ra ngoài. Khi đưa một que đóm cháy vào ống dẫn khí, khí hiđro sẽ cháy với ngọn lửa màu xanh nhạt, như đã đề cập trước đó.
Tóm lại, phản ứng này sinh ra khí hiđro, muối kẽm clorua và có thể kèm theo hiện tượng tăng nhiệt và giải phóng khí.
2. Ứng dụng của phương trình hóa học Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Dưới đây là một số ứng dụng của phản ứng này:
+ Tẩy rửa và làm sạch: Axit clohidric thường được sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa. Phản ứng giữa Zn và HCl sinh ra khí hiđro, một khí an toàn, giúp cải thiện hiệu quả của các sản phẩm làm sạch. Sự chuyển đổi sang công nghệ xanh và quy trình làm sạch hóa học đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại, và phản ứng này là một ví dụ điển hình về sự kết hợp giữa công nghệ và bảo vệ môi trường.
+ Sản xuất khí hiđro: Phản ứng này có thể được tận dụng để sản xuất khí hiđro, một nguồn năng lượng sạch, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm nhiên liệu cho xe ô tô chạy bằng năng lượng hiđro.
+ Kiểm tra hiệu suất pin hiđro (pin nhiên liệu): Trong các pin hiđro, khí hiđro được dùng làm nguồn năng lượng. Phản ứng này giúp kiểm tra hiệu suất và khả năng sản xuất năng lượng của pin nhiên liệu, đồng thời là công cụ giáo dục hữu ích để nghiên cứu chuyển đổi năng lượng trong các ứng dụng thực tiễn.
+ Giáo dục và nghiên cứu: Phản ứng giữa Zn và HCl là một thí nghiệm phổ biến trong giảng dạy hóa học, giúp học sinh hiểu về khí hiđro và các nguyên lý cơ bản của phản ứng hóa học. Sinh viên có thể quan sát sự chuyển đổi của kẽm và axit clohidric thành sản phẩm mới, với sự tăng nhiệt và bọt khí là những hiện tượng quan trọng. Việc tạo ra khí hiđro và quan sát sự thoát ra của nó từ dung dịch cung cấp cơ hội thực hành thêm, như thí nghiệm với que đóm để thấy ngọn lửa. Sự hòa tan của kẽm trong axit clohidric tạo ra dung dịch kẽm clorua (ZnCl₂), một điểm nhấn thú vị trong thí nghiệm.
+ Sản xuất kẽm clorua (ZnCl2): Kẽm clorua, sản phẩm của phản ứng, có nhiều ứng dụng trong hóa học và công nghiệp. Trong ngành công nghiệp, dung dịch kẽm clorua có thể được sử dụng để làm mát, tạo dung dịch điện phân, sản xuất chất tẩy rửa và sát trùng, và ứng dụng chống tĩnh điện.
3. Các bài tập vận dụng liên quan
Bài 1. Sau khi Zn phản ứng với HCl trong phòng thí nghiệm, khi đưa que đóm cháy vào ống dẫn khí, khí thoát ra sẽ tạo ra ngọn lửa màu gì?
A. Đỏ
B. Xanh nhạt
C. Cam
D. Tím
Đáp án chính xác là B
Sau khi phản ứng giữa kẽm (Zn) và axit clohidric (HCl), khí hiđro (H2) được sinh ra. Khi khí hiđro được dẫn qua que đóm cháy, nó sẽ bùng cháy trong không khí và tạo ra ngọn lửa màu xanh nhạt.
Bài 2. Khi cho 13g kẽm phản ứng với 0,3 mol axit clohidric, sau khi phản ứng hoàn tất, bạn thu được muối kẽm clorua và khí hiđro. Thể tích khí hiđro thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là bao nhiêu?
A. 5,6 lít
B. 22,4 lít
C. 11,2 lít
D. 3,36 lít
Đáp án chính xác là D
Hướng dẫn giải quyết:
Tính số mol kẽm: nZn = 13 / 65 = 0,2 mol
Phương trình hóa học: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Số mol ban đầu: 0,2 và 0,3
Số mol phản ứng: 0,15 0,3 0,15
Sau phản ứng: 0,05 0 0,15
→ nH2 = 0,15 mol ⇒ VH2 = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít
Bài 3. Có 162,5 gam kẽm phản ứng với axit clohidric, thu được 340 gam kẽm clorua và 5 gam khí hiđro. Tính khối lượng axit clohidric đã được sử dụng trong phản ứng.
A. 165,5 g
B. 176,5 g
C. 182,5 g
D. 193,5 g
Đáp án chính xác là C
Hướng dẫn giải:
Bảo toàn khối lượng trong phương trình hóa học:
mZn + mHCl = mZnCl2 + mH2 => mHCl = (mZnCl2 + mH2) - mZn = (340 + 5) - 162,5 = 182,5g
Do đó, khối lượng HCl đã phản ứng là 182,5g
Bài 4. Nếu 0,65 gam Zn phản ứng hoàn toàn với 200 gam dung dịch HCl, sẽ thu được m gam muối và V lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra.
b) Tính m và V
c) Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HCl đã sử dụng.
Hướng dẫn giải:
Số mol của Zn là nZn = 0,65 / 65 = 0,1 (mol)
a) Phương trình phản ứng: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (mol)
0,1 → 0,05 → 0,1 → 0,1
b) Theo phương trình, khối lượng muối thu được là 0,1 × 136 = 13,6 (g)
Khối lượng khí thu được là Vkhí = 0,1 × 22,4 = 2,24 (l)
c) Theo phương trình, khối lượng HCl là mHCl = 0,05 × 36,5 = 1,825 (g)
Vì vậy, nồng độ phần trăm là C% = (1,825 / 200) × 100% = 0,9125%
Bài 5. Đem 130g kẽm phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl dư, kết quả thu được muối ZnCl2 và khí H2.
a) Viết phương trình hóa học của phản ứng này.
b) Tính khối lượng muối ZnCl2 được tạo thành.
c) Xác định thể tích khí hiđro thoát ra ở điều kiện tiêu chuẩn.
Hướng dẫn giải:
a) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
b) Số mol Zn = 2 mol, số mol ZnCl2 = số mol H2 = 2. Khối lượng ZnCl2 = 2 × 136 = 272 gam
c) Số mol H2 = 2. Thể tích H2 = 2 × 22,4 = 44,8 lít
Bài 6. Khi hòa tan hoàn toàn một miếng kẽm (Zn) vào dung dịch axit clohidric (HCl), ta thu được muối kẽm clorua (ZnCl2) và 13,44 lít khí hiđro (H2).
a) Viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra.
b) Xác định khối lượng axit clohidric đã tham gia vào phản ứng.
c) Tính khối lượng của muối kẽm clorua (ZnCl2) thu được.
Hướng dẫn giải:
a) Phương trình phản ứng hóa học là: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
b) Số mol H2 = 13,44 / 22,4 = 0,6 mol
Dựa vào phương trình phản ứng, số mol HCl = 2 × số mol H2 = 2 × 0,6 = 1,2 mol, do đó khối lượng HCl = 1,2 × 36,5 = 43,8 gam
c) Theo phương trình phản ứng, số mol ZnCl2 = số mol H2 = 0,6 mol, nên khối lượng ZnCl2 = 0,6 × 136 = 81,6 gam
