Phản ứng thế trong hóa học được hiểu như thế nào? Cách điều chế hiđro Phản ứng thế? Giải pháp có ngay trong bài tổng hợp dưới đây của Manta.edu.vn.
Định nghĩa của “Phản ứng thế” là gì?
SGK Hóa học 8, bài 33 đã quy định rất rõ khái niệm Phản ứng thế. Theo đó: “Phản ứng thế là phản ứng hóa học giữa nguyên tố với hợp chất, trong đó nguyên tử của nguyên tố đó thay thế nguyên tử của nguyên tố khác trong hợp chất” .
Ví dụ Phản ứng thế:
Zn + 2HCL → ZnCl2 + H2
Trong phản ứng trên, một nguyên tố kẽm (Zn) phản ứng với một hợp chất (axit HCl). Sau phản ứng, nguyên tử của nguyên tố Zn đã thay thế hiđro trong hợp chất.
Phân loại Phản ứng thế và ví dụ minh họa
Nói đến Phản ứng thế là chúng ta nói đến Phản ứng thế trong hóa hữu cơ và Phản ứng thế trong hóa vô cơ.
Phản ứng thế trong hóa học vô cơ
Phản ứng thế trong hóa học vô cơ luôn có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố. Bản chất của Phản ứng thế là phản ứng hóa học trong đó nguyên tố hoạt động hóa học mạnh hơn thay thế nguyên tố hoạt động hóa học yếu hơn trong hợp chất của nó với điều kiện nhiệt độ và áp suất có thể.
Phương trình phản ứng minh họa: A + BX -> AX + B
Phản ứng thế trong hóa học hữu cơ
Phản ứng thế trong hợp chất hữu cơ được chia thành 3 loại chính, đó là:
-
ái lực điện tử Phản ứng thế.
-
ái lực hạt nhân Phản ứng thế.
-
Phản ứng thế nguyên bản.
Đây là phản ứng thường gặp ở hiđrocacbon no, kí hiệu là S. Đây là phản ứng dây chuyền và để bắt đầu phản ứng ta cần chiếu sáng hoặc thêm chất dễ phân huỷ thành gốc tự do hoạt động. chạm.
Điều chế hiđro Phản ứng thế
Trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp thường phải sử dụng khí hiđro. Vậy điều chế hiđro Phản ứng thế như thế nào?
Điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm
“Trong phòng thí nghiệm, khí hydro được điều chế bằng cách cho axit (HCl hoặc H2SO4 loãng) phản ứng với kim loại kẽm (hoặc sắt hoặc nhôm).” (SGK Hóa học 8, NXB Giáo dục Việt Nam).
Cụ thể quá trình chỉnh sửa như sau:
-
Cho một mẩu kẽm hoặc 2, 3 hạt kẽm (Zn) vào ống nghiệm.
-
Đổ 2 – 3 ml dung dịch axit clohydric (HCl) vào ống nghiệm.
-
Tiến hành đậy ống nghiệm bằng nút cao su có ống dẫn khí đi qua. Sau khi giảm độ tinh khiết, xác nhận rằng dòng khí hydro không chứa oxy. Lúc này, ta đưa que đom đóm có tàn đỏ vào đầu ống dẫn khí thì thấy que đom đóm cháy.
Cho một giọt dung dịch trong ống nghiệm lên mặt kính đồng hồ và để khô quan sát hiện tượng ta thấy:
-
Trên bề mặt miếng kẽm xuất hiện bọt khí, sau đó trồi ra khỏi chất lỏng, sau đó miếng kẽm tan ra.
-
Những que đom đóm còn đỏ hồng được cắm vào đầu ống dẫn khí, khí thoát ra không làm cho than hồng cháy nữa.
-
Đưa que đốt vào ống dẫn khí, khí thoát ra sẽ cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh nhạt, đó là khí hiđro.
-
Cô đặc một giọt dung dịch ta sẽ thu được chất rắn màu trắng là kẽm clorua (ZnCl2).
Ta có phương trình hóa học điều chế Hiđro trong phòng thí nghiệm như sau:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Lưu ý: Có thể thay HCl bằng H2SO4 loãng; Zn bằng Fe hoặc Al.
Trường hợp muốn điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm với lượng lớn hơn ta tiến hành như sau:
-
Rót dung dịch axit HCl loãng vào phễu.
-
Mở khóa cho dung dịch axit từ phễu chảy xuống lọ và tác dụng với kẽm.
-
Thu khí hiđro vào ống nghiệm bằng cách: Hiđro đẩy nước ra khỏi ống nghiệm hoặc hiđro đẩy không khí ra khỏi ống nghiệm.
Điều chế hydro trong công nghiệp
Trong công nghiệp người ta điều chế khí hiđro (H2) bằng 3 cách:
-
điện phân nước.
-
Dùng than để khử nước (H2O) trong lò đốt khí than.
-
Điều chế H2 từ khí thiên nhiên, khí dầu mỏ.
Bài tập thực hành các bài về Phản ứng thế
Bài tập quanh Phản ứng thế dưới đây được Manta.edu.vn tổng hợp từ sgk Hóa học 8 và đáp án gợi ý cho các em học sinh dễ dàng ôn tập.
Bài 1 (Bài tập 1 SGK Hóa học 8 trang 117)
Phản ứng hóa học nào sau đây có thể dùng để điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm?
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.
2H2O → 2H2 + O2.
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.
Câu trả lời gợi ý:
Dựa vào nội dung bài điều chế hiđro Phản ứng thế trên đây, chúng ta dễ dàng nhận thấy thí nghiệm số 1 và số 3 được dùng để điều chế hiđro trong phòng thí nghiệm. Ở đây, hiđro được điều chế từ Zn hoặc Al bằng HCl hoặc H2SO4 loãng.
Bài 2 (Bài tập 4 trang 117 SGK Hóa học 8)
Trong phòng thí nghiệm hóa học có kim loại kẽm và sắt, dung dịch HCl và axit H2SO4.
1/ Viết các phương trình hóa học có thể điều chế hiđro;
2/ Cần dùng bao nhiêu gam kẽm và bao nhiêu gam sắt để điều chế được 2,24 lít khí hiđro?
Câu trả lời gợi ý:
1/ Viết phương trình hóa học có thể điều chế hiđro:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2.
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2.
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
2/ Tính khối lượng theo gam của Zn, Fe
Ta có: nH2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol
Khối lượng Fe cần (mFe) = 56.0,1 = 5,6g.
Khối lượng Zn (mZn) cần dùng = 65.0,1 = 6,5g.
Hi vọng bài viết trên đã giúp các bạn ôn tập Phản ứng thế hiệu quả cũng như biết cách điều chế hiđro Phản ứng thế trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp. Đừng quên truy cập website Manta.edu.vn thường xuyên để học thêm nhiều kiến thức hóa học bổ ích nhé!
