H₂
Hiđro
| Khối lượng mol: | 2.016 g/mol |
| Phân tử khối: | 2.016 |
| Số CAS: | 1333-74-0 |
| Trạng thái: | Khí |
| Màu sắc: | Không màu |
| Tính tan: | Rất ít tan trong nước. |
| Độ tan: | 0.0016 g/L ở 20°C |
| Độ pH: | Không áp dụng (khí không phân ly trong nước) |
| Oxi hóa - Khử: | Hiđro thể hiện tính khử mạnh trong hầu hết các phản ứng (số oxi hóa tăng từ 0 lên +1). Tuy nhiên, khi phản ứng với kim loại mạnh, nó thể hiện tính oxi hóa (số oxi hóa giảm từ 0 xuống -1). |
| Nhiệt độ sôi: | -252.87 °C |
| Nhiệt nóng chảy: | -259.16 °C |
| Tỷ trọng: | 0.08988 g/L (ở 0°C, 1 atm) |
Máy tính nhanh
* Tự động tính dựa trên 2.016 g/mol
Đặc tính & Ứng dụng
- Nhiên liệu sạch: Làm nhiên liệu cho động cơ phản lực, tên lửa và pin nhiên liệu hydro nhờ hiệu suất cao và không gây ô nhiễm (chỉ tạo ra nước).
- Công nghiệp hóa chất: Dùng để tổng hợp amoniac (NH₃) qua quá trình Haber, sản xuất axit clohiđric (HCl) và metanol (CH₃OH).
- Luyện kim: Làm chất khử mạnh để điều chế các kim loại tinh khiết từ oxit của chúng (như Fe, W, Mo).
- Ngành thực phẩm: Hiđro hóa dầu thực vật lỏng để sản xuất bơ nhân tạo (margarin).
Phương pháp điều chế
- Trong phòng thí nghiệm: Cho kim loại hoạt động (như Zn, Fe) tác dụng với dung dịch axit loãng (HCl, H₂SO₄ loãng). Phương trình: Zn + 2HCl -> ZnCl₂ + H₂.
- Trong công nghiệp: Điện phân nước có hòa tan chất điện li hoặc dùng phương pháp chuyển hóa khí metan (CH₄) bằng hơi nước ở nhiệt độ cao.
Tính chất Hóa học
Tác dụng với:
- Tác dụng với phi kim (O₂): 2H₂ + O₂ -(t°)-> 2H₂O (Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, gây nổ mạnh).
- Tác dụng với oxit kim loại (CuO): H₂ + CuO -(t°)-> Cu + H₂O (Chất rắn màu đen chuyển sang đỏ).
- Tác dụng với kim loại mạnh (Na): H₂ + 2Na -(t°)-> 2NaH.
Không phản ứng:
Không phản ứng trực tiếp với các khí hiếm (He, Ne, Ar...) và các kim loại kém hoạt động như vàng (Au), bạch kim (Pt) ở điều kiện thường.
Chuỗi chuyển hóa
H₂ -> H₂O -> NaOH -> NaCl -> HCl -> H₂
Hiện tượng thực tế
Bóng bay bơm khí hiđro khi thả ra ngoài trời sẽ tự động bay vút lên rất cao vì khối lượng riêng của hiđro nhẹ hơn không khí nhiều lần. Khi đưa mồi lửa lại gần quả bóng, bóng sẽ nổ tung kèm theo tiếng nổ lớn.
Bài tập vận dụng
- Đề bài: Cho 6.5 gam kẽm (Zn) tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư. Tính thể tích khí hiđro (H₂) thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
- Lời giải vắn tắt:
Số mol Zn: n_Zn = 6.5 / 65 = 0.1 mol.
Phương trình phản ứng: Zn + 2HCl -> ZnCl₂ + H₂.
Theo phương trình: n_H₂ = n_Zn = 0.1 mol.
Thể tích khí H₂ thu được ở đktc: V_H₂ = 0.1 * 22.4 = 2.24 lít.
Cảnh báo & An toàn
Nguy hiểm: Cực kỳ dễ cháy và có thể gây nổ khi trộn lẫn với oxy hoặc không khí tạo thành hỗn hợp nổ (tỷ lệ thể tích H₂:O₂ tối ưu cho phản ứng nổ là 2:1).
Độc tính: Không độc nhưng có thể gây ngạt thở ở nồng độ cao do chiếm chỗ của oxy trong không khí. Bảo quản trong bình thép chuyên dụng chịu áp suất cao, tránh xa nguồn nhiệt và tia lửa.