1. Cân bằng phương trình Zn + H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + H2O
Để cân bằng phương trình hóa học này, bạn cần điều chỉnh số lượng của các chất tham gia và sản phẩm để đảm bảo tỷ lệ số mol giữa chúng đúng như phương trình đã cho. Phương trình ban đầu là: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + H2O
Dựa trên phương trình này, chúng ta có:
Vế trái: Số nguyên tử Zn: 1 ; Số nguyên tử H: 2 ; Số nguyên tử S: 1 ; Số nguyên tử O: 4. Vế phải: Số nguyên tử Zn: 1; Số nguyên tử H: 2; Số nguyên tử S: 2; Số nguyên tử O: 7. Bây giờ, hãy cân bằng số nguyên tử của mỗi nguyên tố trên cả hai bên của phương trình. Dựa vào việc cân bằng số nguyên tử, bạn có thể thấy rằng số lượng nguyên tử Zn và H đã được cân bằng. Tuy nhiên, số lượng nguyên tử S và O chưa cân bằng. Để cân bằng số lượng nguyên tử S, bạn có thể thêm một hệ số 2 trước H2SO4 ở bên trái: 1Zn + 2H2SO4 → 1ZnSO4 + 1SO2 + H2O Bây giờ, số nguyên tử S đã được cân bằng. Cuối cùng, để cân bằng số nguyên tử H, bạn có thể thêm một hệ số 2 trước H2O ở bên phải: Zn + 2H2SO4 → 1ZnSO4 + 1SO2 + 2H2O. Bây giờ, phương trình đã được cân bằng hoàn toàn: Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O.
Cân bằng phương trình theo phương pháp thăng bằng e: Chất oxi hóa: H2SO4 − Chất khử: Zn
Quá trình oxi hóa: Zn → +2 Zn + 2e ∣ x 1
Quá trình khử: +6 S + 2e → +4 S ∣ x 1
Phương trình cân bằng được là: Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
Hiện tượng phản ứng xảy ra: Trong quá trình phản ứng này, bạn sẽ quan sát các hiện tượng sau: Sự phát ra của khí màu trắng, khói, có mùi đặc trưng là khí sulfur dioxide (SO2). Khí SO2 thường có mùi khá khó chịu và gây kích ứng mắt nếu tiếp xúc trực tiếp. Dung dịch axit sulfuric (H2SO4) sẽ trở nên ấm lên do phản ứng exothermic, tức là tạo ra nhiệt độ. Kẽm (Zn) sẽ tan dần trong dung dịch axit sulfuric và hình thành kẽm sulfat (ZnSO4). Phản ứng này dẫn đến giảm màu của dung dịch axit sulfuric.
2. Cách tiến hành phản ứng Zn tác dụng với H2SO4 đặc nóng
Phản ứng giữa kẽm (Zn) và dung dịch axit sulfuric (H2SO4) để tạo ra khí SO2 và nước là một phản ứng hóa học tiêu chuẩn. Dưới đây là cách tiến hành phản ứng này:
+ Dụng cụ và chất liệu cần thiết: Kẽm (Zn) kim loại hoặc bột kẽm. Dung dịch axit sulfuric (H2SO4) có nồng độ thích hợp (thường là nồng độ 6M). Bình nghiệm hoặc bát thủy tinh. Ống nghiệm hoặc ống chứa để thu thập khí SO2. Bình đựng nước hoặc bể nước để làm môi trường làm mát cho ống chứa khí SO2. Bếp hâm nóng hoặc nguồn nhiệt khác (nếu cần).
+ Cách tiến hành: Đặt một ít kẽm kim loại hoặc bột kẽm vào bình nghiệm hoặc bát thủy tinh. Tiếp theo, hãy thêm dung dịch axit sulfuric (H2SO4) vào bình nghiệm hoặc bát thủy tinh chứa kẽm. Chú ý rằng phản ứng này cần hai phần axit sulfuric cho mỗi phần kẽm, vì vậy bạn cần thêm một lượng axit gấp đôi so với khối lượng kẽm. Phản ứng sẽ bắt đầu xảy ra và sẽ tạo ra khí SO2 (sulfur dioxide).
+ Phản ứng hoá học là: Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O Để thu thập khí SO2, hãy sử dụng ống nghiệm hoặc ống chứa để đẩy khí này ra khỏi bình nghiệm và thu thập nó. Đặt đầu của ống nghiệm trong bình đựng nước hoặc bể nước để làm môi trường làm mát cho khí SO2. Khi phản ứng hoàn tất, bạn có thể kiểm tra tính axit của dung dịch còn lại sau phản ứng bằng cách sử dụng một mẩu kính hoặc giấy pH. Dung dịch còn lại sẽ có tính axit vì nó chứa axit sulfuric chưa phản ứng.
Nhớ luôn làm việc trong điều kiện an toàn và tránh tiếp xúc với khí SO2, vì nó có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe.
3. Một số bài tập vận dụng có liên quan
Bài 1. Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nguội?
A. Al, Fe, Au, Mg
B. Zn, Pt, Au, Mg
C. Al, Fe, Zn, Mg
D. Al, Fe, Au, Pt
Lời giải: Chọn đáp án D
Bài 2. Thả một mẫu kẽm vào dung dịch axit H2SO4 loãng thấy xuất hiện, hiện tượng gì?
A. Có khí không màu thoát ra
B. Có khí có màu thoát ra, và viên kẽm tan dần
C. Có khí không màu thoát ra và mẩu kẽm tan dần
D. Mẫu kẽm tan dần
Lời giải: Đáp án C
Bài 3. Cho các chất sau: CuO(1), Ag(2), FeO(3), Zn(4), Fe3O4(5). Dung dịch H2SO4 đặc, nóng tác dụng với chất nào tạo khí?
A. 2,4 B. 2,3,4. C. 2,3,4,5. D. 1,2,3,4,5.
Đáp án C
Hướng dẫn giải: Phương trình phản ứng:
2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O
2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
2Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O
2Fe3O4 + 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O
Bài 4. Cho 13 g Zn tác dụng với dung dịch axit sunfuric đặc nóng thu được V lít khí SO2 điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị của V là:
A. 2,24 lít B. 4,48 lít C. 1,12 lít D. 5,6 lít
Đáp án B
Hướng dẫn giải: nSO2 = nZn = 0,2 mol ⇒ V = 22,4 lít
Bài 5. Hòa tan hết 7,76 gam hỗn hợp kim loại Cu và Zn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu được V lít khí SO2 dktc là sản phẩm khử duy nhất . Dẫn khí SO2 vào nước brom dư, dung dịch thu được cho tác dụng với BaCl2 dư thì thu được 27,96 gam kết tủa . Phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp là
A. 32,99% và 67,01%
B. 25,67% và 74,33%
C. 33,67% và 65,33%
D. 16,78 % và 83,22%
Đáp án A
Hướng dẫn giải:
nCu = x mol; nZn = y mol
Cu + 2H2SO4→ CuSO4 + SO2↑ + H2O (1)
Zn + 2H2SO4→ ZnSO4 + SO2↑ + 2H2O (2)
SO2(k) + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr (3)
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl (4)
Theo PTPU (4), ta có: n↓ = nBaSO4 = nH2SO4 (4) = 0,12 mol
Theo PTPU (3), ta có: nSO2 = nH2SO4(4) = 0,12 mol
Theo PTPU (1) và (2), ta có: nSO2 = nCu + nZn = x + y = 0,12 mol (5)
Tổng khối lượng hỗn hợp ban đầu: mhỗn hợp = mCu + mZn = 64x + 65y = 7,76 (6)
Giải hệ hai phương trình (5) và (6) ta được: x = 0,04 ; y = 0,08
→ mCu = 0,04.64 = 2,56 (g)
→ %mCu = 2,56/7,76.100% = 32,99%
→ %mAg = 100% - %mCu = 67,01%
Bài 6. Hoà tan m gam hỗn hợp A gồm sắt và kẽm cần dùng 70g dung dịch axit sunfuric 98% đặc nóng , thu được khí sunfurơ và dung dịch X,cô cạn dung dịch X được 52,2 g muối khan.tính phần trăm khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp.
Hướng dẫn giải:
% mFe = 30,1%; % mZn = 69,9%
Gọi số mol Fe và Zn lần lượt là x, y. Phản ứng xảy ra:
2Fe + 6H2SO4 -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Zn + 2H2SO4 -> ZnSO4 + SO2 + 2H2O
Ta có:
nH2SO4 = 3x + 2y = 70,98/98 = 0,7
nFe2(SO4)3 = 1/2. nFe = 0,5z ; nZnSO4 = nZn = y = 400. 0,5x + 161y = 52,2
Giải được: x = 0,1; y = 0,2.
-> mFe = 0,1. 56 = 5,6 gam; mZn = 0,2. 65 = 13 gam
% mFe = 5,6 / (5,6 + 13) = 30,1% -> % mZn = 69,9%
Bài 6. Cho Fe tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) và 8,28 gam muối. Biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H2SO4 phản ứng. Khối lượng Fe đã tham gia phản ứng là
A. 1,68 gam. B. 1,12 gam. C. 1,08 gam. D. 2,52 gam.
Đáp án đúng là D
Bài 7. Hòa tan hoàn toàn 16,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al và Fe trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 0,55 mol SO2. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thì thu được muối khan có khối lượng là
A. 82,9 gam B. 69,1 gam C. 55,2 gam D. 51,8 gam
Đáp án đúng là B
Bài 8. Hòa tan hoàn toàn 11,9 g hỗn hợp gồm Al và Zn bằng H2SO4 đặc nóng thu được7,616 lít SO2 (đktc), 0,64 g S và dung dịch X. Khối lượng muối trong dung dịch X là:
A. 50,3 g B. 30,5 g C. 35,0 g D. 30,05 g.
Đáp án đúng là A
=> Bạn đọc có thể tham khảo thêm bài viết Cho phản ứng hóa học sau : Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
