1. Phương trình hoá học Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Trong quá trình này: Kẽm (Zn) tác dụng với axit clohidric (HCl), phản ứng tạo ra kẽm cloua (ZnCl2) và khí hiđro (H2). Phản ứng này là một ví dụ về phản ứng oxi-hoá khử, trong đó kẽm bị oxi hóa từ trạng thái 0 thành Zn²⁺, trong khi ion hiđro (H⁺) trong axit clohidric bị khử thành khí hiđro (H2). Khí hiđro (H2) thoát ra dưới dạng khí, và kẽm cloua (ZnCl2) là sản phẩm tan trong dung dịch. Tóm lại, phản ứng này tạo ra một dung dịch muối kẽm cloua và khí hiđro, và có thể quyết định việc tạo ra ngọn lửa xanh nhạt nếu khí hiđro được cháy trong không khí.
Các hiện tượng xuất hiện khi phản ứng xảy ra:
+ Sự tăng nhiệt: Khi kẽm (Zn) tiếp xúc với axit clohidric (HCl), sẽ xảy ra phản ứng và có thể cảm nhận được sự tăng nhiệt do phản ứng exothermic.
+ Sự kích thích (Bọt): Trong quá trình phản ứng, có sự giải phóng khí hiđro (H2) dưới dạng bọt khí. Bọt khí này xuất hiện do sự tạo ra và thoát khỏi dung dịch.
+ Thay đổi màu sắc: Nếu dung dịch kẽm cloua (ZnCl2) được tạo ra là trong dung dịch nước, bạn có thể quan sát sự thay đổi màu nước do tạo thành muối kẽm cloua.
+ Khí hiđro: Khí hiđro (H2) thoát ra khỏi hệ thống. Nếu bạn đưa que đóm cháy vào ống dẫn khí này, khí hiđro sẽ cháy tạo ra ngọn lửa xanh nhạt, như đã đề cập trước đó.
Tóm lại, phản ứng này tạo ra khí hiđro, muối kẽm cloua và có thể đi kèm với các hiện tượng như sự tăng nhiệt và sự giải phóng khí.
2. Ứng dụng phương trình hoá học Zn + HCl → ZnCl2 + H2
Một số ứng dụng của phản ứng có thể kể đến như sau:
+ Quá trình tẩy rửa và làm sạch: Axit clohidric được sử dụng trong nhiều sản phẩm tẩy rửa và làm sạch. Phản ứng giữa Zn và HCl có thể tạo ra khí hiđro, một khí không độc hại, làm cho nó hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến sự làm sạch. Ngày nay, sự chuyển đổi sang các nguồn năng lượng xanh và quy trình làm sạch hóa học là những xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp và sản xuất, và việc sử dụng phản ứng như trên là một ví dụ tiêu biểu của sự tích hợp giữa phát triển công nghệ và bảo vệ môi trường.
+ Sản xuất khí hiđro: Phản ứng này có thể được sử dụng để sản xuất khí hiđro, một nguồn năng lượng xanh và có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm cả làm nhiên liệu cho xe ô tô chạy bằng năng lượng hydrogen.
+ Phản ứng kiểm tra hiệu suất pin hydrogen (pin nhiên liệu): Trong pin hydrogen (pin nhiên liệu), khí hiđro được sử dụng như một nguồn năng lượng. Phản ứng này có thể được sử dụng để kiểm tra hiệu suất và sản lượng của pin nhiên liệu. Quá trình này giúp thử nghiệm và đánh giá khả năng sản xuất năng lượng từ khí hiđro trong môi trường pin nhiên liệu và có thể là một phương pháp thú vị để giảng dạy về sự chuyển đổi năng lượng trong các ứng dụng thực tế.
+ Giáo dục và nghiên cứu: Phản ứng giữa Zn và HCl là một ví dụ thực hành phổ biến trong giáo dục hóa học để giảng dạy về khí hiđro và các khái niệm cơ bản về phản ứng hóa học. Học sinh có thể quan sát và hiểu về quá trình phản ứng hóa học giữa kẽm và axit clohidric, trong đó xảy ra sự chuyển đổi chất từ trạng thái ban đầu thành sản phẩm mới. Sự tăng nhiệt trong quá trình phản ứng và sự xuất hiện của bọt khí là những hiện tượng sinh viên có thể quan sát trực tiếp và liên kết với sự xảy ra của phản ứng hóa học. Việc tạo ra khí hiđro là một điểm chính, và học sinh có thể thấy khí này thoát ra từ dung dịch, và sau đó có thể thực hiện các thí nghiệm bổ sung với khí hiđro, chẳng hạn như đưa que đóm cháy vào để quan sát ngọn lửa. Sự tan hóa của kẽm trong axit clohidric dẫn đến tạo ra dung dịch muối kẽm cloua (ZnCl₂), màu sắc có thể được quan sát và nói chung là một điểm hấp dẫn trong thí nghiệm.
+ Sản xuất kẽm cloua (ZnCl2): Kẽm clorua, sản phẩm của phản ứng, có thể được sử dụng trong một số ứng dụng hóa học và công nghiệp khác nhau. Trong một số ứng dụng làm mát trong ngành công nghiệp, dung dịch nước kẽm clorua có thể được sử dụng để giảm nhiệt độ. Kẽm clorua có thể được sử dụng để tạo ra các dung dịch chất điện giải cho các ứng dụng như điện phân. Kẽm clorua có thể được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa và sát trùng trong ngành công nghiệp hóa chất và y tế. Dung dịch kẽm clorua cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng chống tĩnh điện.
3. Một số bài tập vận dụng có liên quan
Bài 1. Sau khi Zn phản ứng với HCl trong phòng thí nghiệm, que đóm cháy được đưa vào ống dẫn khí, khí thoát ra cháy trong không khí tạo ra ngọn lửa màu nào?
A. Đỏ
B. Xanh nhạt
C. Cam
D. Tím
Đáp án đúng là B
Sau phản ứng giữa Zn (kẽm) và HCl (axit clohidric), sản phẩm chính là khí hiđro (H2). Khi đưa que đóm cháy vào ống dẫn khí hiđro và khí thoát ra, nó sẽ cháy trong không khí, tạo ra ngọn lửa màu xanh nhạt.
Bài 2. Cho 13g Zn tác dụng với 0,3 mol HCl sau khi kết thúc phản ứng thu được muối kẽm clorua và khí H2. Thể tích khí hidro thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:
A. 5,6 l.
B. 22,4 l.
C. 11,2 l.
D. 3,36 l.
Đáp án đúng là D
Hướng dẫn giải:
Ta có: nZn = 13 : 65 = 0,2 mol
Phương trình hóa học : Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
ban đầu : 0,2 0,3
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. cho 162,5 gam kim loại kẽm tác dụng với axit clohidric, thu được 340 gam kẽm clorua và 5 gam khí hidro. Tính khối lượng axit clohidric đã tham gia phản ứng.
A. 165.5 g
B. 176.5 g
C. 182.5 g
D. 193,5 g
Đáp án đúng là C
Hướng dẫn giải:
Bảo toàn khối lượng các chất trong phương trình phản ứng:
mZn + mHCl = mZnCl2 + mH2 => mHCl = (mZnCl2 + mH2) - mZn = (340 + 5) - 162 . 5 = 182.5g
Vậy khối lượng HCl phản ứng là 182.5g
Bài 4. Cho 0,65 gam Zn phản ứng hết với 200 gam dung dịch HCl thì 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, V
c )Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HCl đã dùng.
Hướng dẫn giải:
Có 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 có mmuối = 0,1.136 = 13.6 (g)
Lại có Vkhí = 0,1. 22,4 = 2,24 (l)
c) Theo phương trình có mHCl = 0,05. 36,5 = 1,825 (g)
=> C% = 1,825 : 200 . 100% = 0,9125%
Bài 5. Cho 130g Zn tác dụng hết với dung dịch HCl dư. sau phản ứng người ta thu được muối ZnCl2 và khí H2
a) Viết phương trình hóa học của phản ứng
b) Tính khối lượng của muối tạo thành
c) Tìm thể tích của khí hidro của điều kiện tiêu chuẩn thoát ra
Hướng dẫn giải:
a) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
b) nZn = 2 mol = nZnCl2 = nH2 => mZnCl2 = 2 .136 = 272 gam
c) nH2 = 2.22,4 = 44,8 lít
Bài 6. Hòa tan hoàn toàn một lá kẽm (Zn) vào dung dịch axit clohidric (HCl) , sau phản ứng thu duoc muối kẽm clorua (ZnCl2) và 13,44 lít khí hidro (H2)
a) Viết phương trình hóa học
b) Tính khối lượng axit clohidric đã tham gia phản ứng ?
c) Tính khối lượng muối kẽm clorua (ZnCl2) sinh ra
Hướng dẫn giải:
a) Phương trình hóa học: Zn + 2HCl ===> ZnCl2 + H2
b) Ta có: nH2 = 13,44 : 22,4 = 0,6 ( mol )
Theo phương trình hóa học, nHCl = 2.nH2 = 2 x 0,6 = 1,2 (mol) => mHCl = 1,2 x 36,5 = 43,8 (gam)
c) Theo phương trình hóa học, nZnCl2 = nH2 = 0,6 (mol) => mZnCl2 = 0,6 x 136 = 81,6 (gam)
=> Bạn đọc có thể tham khảo thêm bài viết Cân bằng phương trình hoá học NaOH + H2SO4 → Na2SO4+ H2O
