Cân bằng phương trình hoá học: Zn + HCl → ZnCl2 + H2

1. Cân bằng phương trình hoá học: Zn + HCl → ZnCl2 + H2:

Phản ứng giữa kẽm (Zn) và axit clohidric (HCl) là một trong những phản ứng quan trọng trong lĩnh vực hóa học, có ứng dụng rộng rãi từ công nghiệp đến thực tiễn hàng ngày. Phản ứng này tạo ra kẽm clorua (ZnCl2) và khí hiđro (H2) và để cân bằng phương trình phản ứng, chúng ta cần xác định các hệ số cân bằng hóa học thích hợp cho mỗi chất tham gia.

Bước 1: Xác định số nguyên tử kẽm (Zn) trong phản ứng. Hiện tại, chỉ có một nguyên tử kẽm (Zn) ở phía bên trái phản ứng, do đó, ta đặt hệ số hệ số cân bằng hóa học là 1 phía bên trái phản ứng.

Bước 2: Xác định số nguyên tử hydro (H) trong phản ứng. Từ phản ứng ban đầu, chúng ta có 2 nguyên tử hydro (H) phía bên trái phản ứng dưới dạng axit clohiđric (HCl), và 2 nguyên tử hydro (H) phía bên phải phản ứng trong phân tử khí hiđrô (H2). Do số nguyên tử hydro không thay đổi, nên ta không cần thay đổi hệ số của hydro (H).

Bước 3: Xác định số nguyên tử clo (Cl) trong phản ứng. Từ phản ứng ban đầu, ta có 2 nguyên tử clo (Cl) phía bên trái phản ứng dưới dạng axit clohiđric (HCl), và 2 nguyên tử clo (Cl) phía bên phải phản ứng trong phân tử kẽm clorua (ZnCl2). Vì số nguyên tử clo không thay đổi, nên ta không cần thay đổi hệ số của clo (Cl).

Bước 4: Kiểm tra lại phản ứng sau khi cân bằng:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Vậy phương trình đã được cân bằng theo như yêu cầu.

Thông qua việc cân bằng phương trình phản ứng, chúng ta đảm bảo rằng số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trước và sau phản ứng là bằng nhau, điều này giúp chúng ta dự đoán và điều chỉnh hiệu suất của phản ứng trong các ứng dụng thực tế.

2. Zn + HCl là phản ứng gì?

Phản ứng giữa kẽm (Zn) và axit clohidric (HCl) là một trong những phản ứng quan trọng trong hóa học với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và thực tiễn. Khi kẽm phản ứng với axit clohidric, nó tạo ra kẽm clorua (ZnCl2) và khí hiđro (H2).

Để hiểu rõ hơn về cơ chế và điều kiện của phản ứng này, hãy xem xét từng bước một.

Bước đầu tiên của phản ứng là quá trình oxi hóa của kẽm. Trong điều kiện axit, các nguyên tử kẽm trên bề mặt của thanh kẽm sẽ bị oxi hóa thành ion kẽm dương hai chút (Zn2+), đồng thời, ion hiđro H+ từ axit clohidric sẽ tương tác với bề mặt kẽm, tạo ra ion hydroxon (H3O+). Phản ứng oxi hóa của kẽm có thể được biểu diễn như sau:

Zn(s) → Zn^2+(aq) + 2e^-

Bước tiếp theo là quá trình khử của axit clohidric, trong đó ion hydroxon (H3O+) và ion clo- (Cl-) từ axit clohidric sẽ tương tác với nhau, tạo ra nước và ion hydrochloric (HCl). Đồng thời, hai ion hydroxon (H3O+) sẽ nhận được electron từ quá trình oxi hóa của kẽm, giảm thành khí hiđro (H2). Phản ứng khử của axit clohidric có thể được biểu diễn như sau:

2HCl(aq) + 2e^- → H2(g) + 2Cl^-

Kết hợp cả hai bước trên, ta có phản ứng tổng thể:

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Trong phản ứng này, một phần của kẽm từ thanh kẽm bị oxi hóa và tạo ra ion kẽm dương hai chút (Zn2+), trong khi đó, hai phần axit clohidric tạo ra ion clo- và khí hiđro. Kết quả cuối cùng của phản ứng là sản phẩm kẽm clorua tan trong dung dịch và khí hiđro thoát ra.

Điều quan trọng cần lưu ý là tỷ lệ mol giữa kẽm và axit clohidric sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và tốc độ của phản ứng. Nếu lượng axit clohidric ít hơn so với lượng kẽm, phản ứng sẽ bị hạn chế bởi axit, và ngược lại, nếu có quá nhiều axit clohidric so với kẽm, axit sẽ làm giảm tốc độ phản ứng. Do đó, để đạt hiệu suất tốt nhất của phản ứng, việc điều chỉnh tỷ lệ mol giữa các chất phản ứng là rất quan trọng.

Tóm lại, phản ứng giữa kẽm và axit clohidric là một phản ứng oxi-hoá khử quan trọng với ứng dụng rộng rãi và hiểu biết về cơ chế và điều kiện của nó có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất của quá trình.

3. Ứng dụng của phương trình hoá học: Zn + HCl → ZnCl2 + H2:

Phương trình hoá học Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 mô tả phản ứng giữa kẽm (Zn) và axit clohidric (HCl), tạo ra kẽm clorua (ZnCl2) và khí hiđro (H2). Phản ứng này không chỉ là một hiện tượng hóa học cơ bản mà còn có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ công nghiệp đến y học và môi trường.

– Ứng dụng trong Công nghiệp:

Phản ứng này được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất kẽm clorua (ZnCl2), một chất hóa học quan trọng có nhiều ứng dụng. Kẽm clorua được sử dụng trong việc làm mạ điện, chất khử, chất chống rỉ và trong sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ khác. Nó cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất các chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu và các sản phẩm khác.

– Ứng dụng trong Sản xuất Khí hiđro:

Phản ứng giữa kẽm và axit clohidric cung cấp một nguồn cung cấp khí hiđro (H2). Khí hiđro được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất như sản xuất ammonia, trong công nghệ luyện kim và là nguyên liệu cho việc sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ chẳng hạn như methanol và hydrochloride.

– Ứng dụng trong Quy trình Giảm kim loại:

Phản ứng Zn + HCl còn được sử dụng trong quy trình giảm kim loại. Trong quy trình này, axit clohidric được sử dụng để giảm kim loại từ một dạng oxit thành dạng kim loại. Điều này rất hữu ích trong việc sản xuất kim loại như sắt và đồng từ quặng vì nó là một phần của quy trình nung chảy và cắt giảm kim loại.

– Ứng dụng trong Phân tích hóa học:

Phản ứng giữa kẽm và axit clohidric cũng được sử dụng trong phân tích hóa học. Khi phản ứng này diễn ra, khí hiđro được phát ra. Sự tồn tại của khí hiđro có thể được sử dụng làm chỉ thị cho việc xác định sự hiện diện của kẽm trong một mẫu. Điều này là quan trọng trong nghiên cứu hóa học và kiểm tra chất lượng.

– Ứng dụng trong Luyện kim:

Trong ngành công nghiệp luyện kim, phản ứng Zn + HCl có thể được sử dụng để loại bỏ các tạp chất kim loại từ một hợp chất. Trong quá trình này, axit clohidric phản ứng với các tạp chất kim loại khác nhau, tạo ra các chất khí hoặc dung dịch mà có thể được loại bỏ dễ dàng giúp tinh chế kim loại mong muốn.

– Ứng dụng trong Y học:

Trong lĩnh vực y học, phản ứng này có thể được sử dụng trong nghiên cứu và xác định hàm lượng kẽm trong các mẫu sinh học như máu hoặc nước tiểu. Bằng cách xác định lượng khí hiđro được phát ra từ phản ứng, các nhà nghiên cứu có thể suy ra về hàm lượng kẽm có trong mẫu, điều này có thể hữu ích trong việc chẩn đoán và theo dõi nhiều bệnh lý.

Trên đây là một số ứng dụng quan trọng của phản ứng hoá học giữa kẽm và axit clohidric trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Điều này thể hiện tính đa dạng và sự quan trọng của kiến thức về hóa học trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp.

4. Bài tập liên quan:

Bài 1: Dãy nào sau đây chỉ gồm các chất vừa tác dụng được với dung dịch HCl, vừa tác dụng được với dung dịch AgNO3 ?

A. Fe, Ni, Ag B. Zn, Cu, Mg

C. Cu, Na, Ba D. Cr, Zn, Al

Đáp án D

Hướng dẫn giải:

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Cr + 2AgNO3 → Cr(NO3)2 + 2Ag

Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag

Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag

Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 15,4 gam hỗn hợp Mg và Zn trong dung dịch HCl dư thấy có 0,6 gam khí H2 bay ra. Khối lượng muối tạo thành trong dung dịch là

A. 35,7 gam B. 36,7 gam C. 53,7gam D. 63,7 gam

Đáp án B

Hướng dẫn giải:

nCl- = nHCl = 2nH2 = 0,6 mol.

Ta có: mmuối = mKL + 35,5. nCl-

⇒ mmuối = 36,7 gam.

Bài 3: Cho m gam hỗn hợp kim loại Zn, Cu vào dung dịch HCl (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 4,48 lít H2 (đktc) và 2,0 gam kim loại không tan. Gía trị của m là:

A. 8,50 B. 18,0 C. 15,0 D. 16,0

Đáp án C

Hướng dẫn giải:

Cu không phản ứng với dung dịch HCl. 2 gam chất rắn không tan chính là khối lượng của Cu.

nZn = nH2 = 4,48/22,4 = 0,2 mol;

⇒ mZn = 65.0,2 = 13g;

⇒ m = 13 + 2 = 15g.