Zn + H2SO4 đặc → ZnSO4 + SO2 + H2O | Zn ra ZnSO4

Phản ứng Zn + H₂SO_{4 đặc} → ZnSO₄ + SO₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Zn tác dụng H₂SO₄ đặc

2. Điều kiện phản ứng Zn và dung dịch H₂SO₄ đặc nóng

Nhiệt độ thường

3. Cách tiến hành phản ứng Zn và dung dịch H₂SO₄ đặc

Bỏ mẩu kẽm vào ống nghiệm, sau đó nhỏ vài giọt dung dịch H₂SO₄ đặc vào trong ống nghiệm đựng sẵn mẩu kẽm.

4. Hiện tượng sau phản ứng

Mẩu kẽm tan dần, xuất hiện khí không màu, có mùi hắc chính là lưu huỳnh đioxit (SO₂).

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

5.1. Bản chất của Zn (Kẽm)

- Trong phản ứng trên Zn là chất khử.

- Zn là kim loại hoạt động có tính khử mạnh tác dụng được với các dung dịch axit.

5.2. Bản chất của H₂SO₄ (Axit sunfuric)

- Trong phản ứng trên H₂SO₄ là chất oxi hoá.

- Trong H₂SO₄ thì S có mức oxi hoá +6 cao nhất nên H₂SO₄ đặc có tính axit mạnh, oxi hoá mạnh và háo nước.

6. Tính chất của học của Kẽm (Zn)

Kẽm là kim loại hoạt động có tính khử mạnh Zn → Zn²⁺ + 2e

6.1. Tác dụng với phi kim

Zn tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim (nhiệt độ)

2Zn + O₂ → 2ZnO

Zn + Cl₂ → ZnCl₂

6.2. Tác dụng với axit

• Với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

• Với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc:

Zn + 4HNO₃ đặc → Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Zn + 2H₂SO₄ đặc → ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

6.3. Tác dụng với H₂O

Phản ứng này hầu như không xảy ra vì trên bề mặt của kẽm có màng oxit bảo vệ.

6.4. Tác dụng với bazơ

Kẽm tác dụng với dung dịch bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)₂....

Zn + 2KOH + 2H₂O → K₂[Zn(OH)₄] + H₂

6.5. Điều chế

Kẽm là nguyên tố được sử dụng phổ biến thứ 4, sau sắt, đồng, nhôm. Khoảng 70% lượng kẽm hiện nay đến từ việc khai thác quặng kẽm, phần còn lại sẽ từ hoạt động tái chế. 95% kẽm khai thác từ quặng sulfit. Trên thế giới các mỏ quặng kẽm tập trung nhiều tại Trung Quốc, Peru và Australia.

Quặng kẽm sẽ được nghiền nhỏ và trải qua nhiều công đoạn xử lý, tinh chế để thu được kim loại kẽm tinh khiết:

Chuyển kẽm sulfit thành kẽm oxit: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2.
Khử kẽm oxit với cacbon hoặc CO ở 950 °C tạo kim loại kẽm ở dạng hơi. Hơi kẽm được thu hồi trong bình ngưng tụ:
2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2.

Ngoài ra có thể khử ZnO bằng phương pháp sử dụng dung dịch H2SO4 sau đó điện phân thu kẽm kim loại:

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2

7. Tính chất hoá học của H₂SO₄

7.1. H₂SO₄ loãng

Axit sunfuric là một axit mạnh, hóa chất này có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit như:

• Axit sunfuric H₂SO₄ làm chuyển màu quỳ tím thành đỏ.
• Tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) tạo thành muối sunfat.

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

• Tác dụng với oxit bazo tạo thành muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) và nước .

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O

• Axit sunfuric tác dụng với bazo tạo thành muối mới và nước.

H₂SO₄ + NaOH → NaHSO₄ + H₂O

H₂SO₄­ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

• H2SO4 tác dụng với muối tạo thành muối mới (trong đó kim loại vẫn giữ nguyên hóa trị) và axit mới.

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

H₂SO₄ + 2KHCO₃ → K₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

7.2. H₂SO₄ đặc

Axit sunfuric đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh với tính chất hóa học nổi bật như:

• Tác dụng với kim loại: Khi cho mảnh Cu vào trong H₂SO₄ tạo ra dung dịch có màu xanh và có khí bay ra với mùi sốc.

Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

• Tác dụng với phi kim tạo thành oxit phi kim + H₂O + SO₂.

C + 2H₂SO₄ → CO₂ + 2H₂O + 2SO₂ (nhiệt độ)

2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

• Tác dụng với các chất khử khác.

2FeO + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

• H₂SO₄ còn có tính háo nước đặc trưng như đưa H₂SO₄ vào cốc đựng đường, sau phản ứng đường sẽ bị chuyển sang màu đen và phun trào với phương trình hóa học như sau.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ → 12C + H₂SO₄.11H₂O

8. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Dãy nào sau đây sắp xếp các kim loại đúng theo thứ tự tính khử tăng dần?

A. Pb, Ni, Sn, Zn

B. Pb, Sn, Ni, Zn

C. Ni, Sn, Zn, Pb

D. Ni, Zn, Pb, Sn

Lời giải:

Câu 2. Cho các nhận định sau:

(a) Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử.

(b) Đồng (Cu) không khử được muối sắt(III) (Fe³⁺).

(c) Ăn mòn kim loại là một quá trình hoá học trong đó kim loại bị ăn mòn bởi các axit trong môi trường không khí.

(d) Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn vào mặt ngoài vỏ tàu (phần chìm trong nước biển) những khối kẽm.

Số nhận định đúng là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 1.

Lời giải:

Câu 3. Cho dung dịch chứa FeCl₂ và ZnCl₂ tác dụng với dung dịch NaOH dư, sau đó lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn gồm:

A. Fe₂O₃

B. FeO

C. FeO, ZnO

D. Fe₂O₃, ZnO

Lời giải:

Câu 4. Để khử hoàn toàn hỗn hợp FeO và ZnO thành kim loại cần 2,24 lít H₂ (đktc). Nếu đem hỗn hợp kim loại thu được hòa tan hoàn toàn bằng dung dịch HCl thì thể tích H₂ (đktc) thu được là:

A. 4,48 lít

B. 2,24 lít

C. 3,36 lít

D. 1,12 lít

Lời giải:

Câu 5. Phản ứng của kim loại Zn với dung dịch H₂SO₄ loãng có phương trình ion thu gọn là

A. Zn + 2H⁺ → H₂ + Zn²⁺

B. Zn + 2H⁺ + SO₄^2- → H₂ + ZnSO₄

C. Zn + 4H⁺ + SO₄^2- → 2H₂O + Zn²⁺ + SO₂

D. Zn + SO₄^2- → ZnSO₄

Lời giải:

Câu 6. Kim loại nào sau đây không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng dư?

A. Al

B. Mg

C. Na

D. Cu

Lời giải:

Câu 7. Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng?

A. Al, Mg, Cu

B. Fe, Mg, Ag

C. Al, Fe, Mg

D. Al, Fe, Cu

Lời giải:

Câu 8. Cho các nhận định sau:

(a) Các thiết bị máy móc bằng sắt tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao có khả năng bị ăn mòn hóa học.

(b) Cho Cu vào dung dịch FeCl₃ dư, thu được dung dịch chứa 3 muối.

(c) Nhúng thanh Ni nguyên chất vào dung dịch chứa HCl và FeCl₃ sẽ xảy ra ăn mòn điện hóa.

(d) Cho lá đồng nguyên chất vào dung dịch gồm Fe(NO₃)₃ và HNO₃ sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa.

Số nhận định đúng là

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 1.

Lời giải:

Câu 9. Phương trình hóa học nào sau đây không đúng?

A. Cu + 2H₂SO₄ (đặc) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

B. Fe + S FeS

C. 2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂

D. 2Fe + 3H₂SO₄ (loãng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂

Lời giải:

Câu 10. Trong điều kiện thích hợp, có thể xảy ra các phản ứng sau:

H₂SO₄ + C → 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

H₂SO₄ + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

4H₂SO₄ + 2FeO → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

6H₂SO₄ + 2Fe → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Trong các phản ứng trên, khi dung dịch H₂SO₄ là dung dịch loãng thì phản ứng nào có thể xảy ra?

A. (a)

B. (c)

C. (b)

D. (d)

Lời giải:

Câu 11. Cho hỗn hợp A gồm Fe(NO₃)₂ và ZnO vào dung dịch H₂SO₄ loãng (dư) thu được dung dịch B. Cho dung dịch KOH loãng (dư) vào B thu được kết tủa là

A. Fe(OH)₃ và Zn(OH)₂.

B. Fe(OH)₃.

C. Fe(OH)₂ và Zn(OH)₂.

D. Fe(OH)₂.

Lời giải:

Câu 12. Cho dung dịch chứa FeCl₂ và ZnCl₂ tác dụng với dung dịch KOH dư, sau đó lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn gồm

A. Fe₂O₃

B .FeO

C. FeO, ZnO

D. Fe₂O₃, ZnO

Lời giải: