Phương pháp giải một số dạng bài tập về tính chất và ứng dụng của hidro

Dạng 1

Câu hỏi lý thuyết về điều chế hidro – phản ứng thế

* Một số lưu ý cần nhớ

1. Hiđro là chất khí nhẹ nhất trong các chất khí.

2. Khí hiđro có tính khử, ở nhiệt độ thích hợp, hiđro không những kết hợp được với đơn chất oxi, mà nó còn có thể kết hợp được với nguyên tố oxi trong một số oxit bazơ. Các phản ứng này đều tỏa nhiều nhiệt.

3. Hiđro có ứng dụng, chủ yếu do tính chất rất nhẹ, do tính khử và khi cháy tỏa nhiều nhiệt.

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Xét các phát biểu:

1. Hiđro ở điều kiện thường tồn tại ở thể lỏng.

2. Hiđro nhẹ hơn không khí 0,1 lần.

3. Hiđro là một chất khí không màu, không mùi, không vị.

4. Hiđro tan rất ít trong nước.

Số phát biểu đúng là:

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn giải chi tiết:

1. sai vì ở điều kiện thường hidro tồn tại ở thể khí

2. sai vì dH₂/kk = 2/29 ≈ 0,069

3. đúng

4. đúng

=> có 2 phát biểu đúng

Đáp án B

Ví dụ 2: Nhận xét nào sau đây là đúng nhất về khí hiđrô:

A. Là chất khí không màu, không mùi, không vị

B. Là chất khí nhẹ nhất trong các chất khí

C. Là khí tan rất ít trong nước

D. Tất cả các đáp án trên

Hướng dẫn giải chi tiết:

Tất cá các đáp án A, B, C đều đúng. 

Đáp án D

Ví dụ 3: Khí hiđrô là chất khí nhẹ nhất, người ta sử dụng tính chất này để ứng dụng làm:

A.  Nhiên liệu động cơ cho tên lửa, cho đông cơ ô tô thay thế cho xăng

B. Dùng trong đèn xì oxi−hiđrô  để hàn cắt kim loại

C.  Dùng làm chất khử để điều chế 1 số kim loại

D. Dùng để bơm vào khinh khí cầu, bóng thám không

Hướng dẫn giải chi tiết:

Người ta thường dùng khí hidro để bơm khinh khí cầu, bóng thám không 

Đáp án D

Dạng 2

Bài toán về tìm công thức phân tử, tìm kim loại

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Dẫn 7,84 lít khí H₂ (đktc) qua một oxit nung nóng thu được 22,4 gam kim loại M (phản ứng hoàn toàn). Kim loại M là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi công thức của oxit là M_xO_y.

PTHH: yH₂ + M_xO_y \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) xM + yH₂O

Theo PTHH ⟹ n_M = \({n_{{H_2}}}\). (x/y) = 0,35x/y (mol)

⟹ M_M = m/n = 22,4/(0,35x/y) = 64y/x

⟹ x = 1 và y = 1 ⟹ M_M = 64 (Cu).

Ví dụ 2: Dẫn V lít khí H₂ (đktc) qua 16 gam oxit sắt Fe_xO_y, sau một thời gian thu được 12,8 gam chất rắn X. Giá trị V là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi số mol H₂ phản ứng là a (mol).

PTHH: yH₂ + Fe_xO_y \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) xFe + yH₂O

Theo PTHH ⟹ \({n_{{H_2}}}\) = \({n_{{H_2}O}}\) = a (mol).

Áp dụng ĐLBTKL ⟹ \({m_{oxit}} + {m_{{H_2}}} = {m_X} + {m_{{H_2}O}}\)

⟹ 16 + 2a = 12,8 + 18a ⟹ a = 0,2 mol.

Vậy V = 0,2.22,4 = 4,48 lít.

Ví dụ 3: Dùng 6,72 lít khí H₂ (đktc) khử hoàn toàn oxit sắt thu được 11,2 gam sắt. Công thức oxit sắt là 

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{{H_2}}}\) = 0,3 mol ; n_Fe = 0,2 mol.

yH₂ + Fe_xO_y \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) xFe + yH₂O

Ta có: \(\dfrac{{{n_{Fe}}}}{{{n_{{H_2}}}}} = \dfrac{x}{y} \Rightarrow \dfrac{{0,2}}{{0,3}} = \dfrac{x}{y} \Rightarrow F{e_2}{O_3}\)

Dạng 3

Bài toán về tính chất hóa học của hidro

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Dẫn 4,48 lít khí H₂ (đktc) qua đồng (II) oxit thu được m gam kim loại. Giá trị m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{{H_2}}}\) = 4,48/22,4 = 0,2 mol.

PTHH: H₂ + CuO \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) Cu + H₂O

Theo PTHH ⟹ n_Cu = \({n_{{H_2}}}\) = 0,2 mol.

Vậy m = 0,2.64 = 12,8 gam.

Đáp án C

Ví dụ 2: Dẫn 4,48 lít khí hiđro (đktc) qua 24 gam CuO, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được m gam chất rắn X. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{{H_2}}}\) = 0,2 mol; n_CuO = 0,3 mol

                H₂ + CuO   →   Cu + H₂O

Ban đầu    0,2     0,3                            (mol)

P/ư           0,2 → 0,2           0,2             (mol)

Sau p/ư              0,1           0,2             (mol)

Chất rắn X gồm Cu 0,2 mol và CuO (dư) 0,1 mol.

⟹ m = 0,1.80 +  0,2.64 = 20,8 gam.

Ví dụ 3: Dẫn 6,72 lít H₂ (đktc) qua 96 gam Fe₂O₃ nung nóng thu được m gam chất rắn. Giá trị m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

\({n_{{H_2}}}\) = 0,3 mol ; \({n_{F{e_2}{O_3}}}\) = 0,6 mol

              3H₂ + Fe₂O₃ → 2Fe + 3H₂O

Ban đầu   0,3       0,6                         (mol)

P/ư          0,3→    0,1        0,2            (mol)

Sau p/ư      0        0,5        0,2           (mol)

⟹ Chất rắn sau phản ứng gồm Fe 0,2 mol và Fe₂O₃ dư 0,5 mol.

Vậy m = 0,2.56 + 0,5.160 = 91,2 gam.