Zn + H2SO4 loãng: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Kẽm tác dụng với axit sunfuric loãng theo phương trình: Zn + H₂SO₄ (loãng) → ZnSO₄ + H₂↑. Kẽm tan dần, có bọt khí không màu thoát ra là khí hiđro. Phản ứng xảy ra vì kẽm đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại, nên đẩy được hiđro ra khỏi dung dịch axit.

Phương trình và loại phản ứng

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

Đây là phản ứng thế: nguyên tử kẽm thế chỗ hiđro trong axit. Đồng thời đây cũng là phản ứng oxi hoá khử: Zn từ số oxi hoá 0 lên +2 (chất khử), H từ +1 xuống 0 (chất oxi hoá). Phương trình đã cân bằng sẵn với hệ số 1 cho mọi chất.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: dùng axit sunfuric loãng, ở nhiệt độ thường. Nếu đun nhẹ, phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Hiện tượng: mảnh kẽm tan dần, xuất hiện bọt khí không màu, không mùi bám quanh mảnh kẽm và nổi lên.
Dung dịch sau phản ứng: không màu, chứa ZnSO₄; có thể cô cạn thu tinh thể muối kẽm sunfat.

Nhận biết khí thoát ra

Khí hiđro nhẹ, cháy được. Em đưa que đóm đang cháy vào miệng ống nghiệm đã úp ngược thì nghe tiếng nổ nhỏ “pop” và thấy ngọn lửa xanh nhạt. Cần chú ý an toàn: không đốt khi khí hiđro còn lẫn nhiều không khí trong bình lớn.

Vì sao phản ứng xảy ra?

Dãy hoạt động hoá học của kim loại thường được nhớ là: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au. Kim loại đứng trước H đẩy được H₂ khỏi dung dịch axit loãng như HCl hay H₂SO₄ loãng. Kẽm đứng trước H nên phản ứng được. Ngược lại, đồng đứng sau H nên không tác dụng với H₂SO₄ loãng.

So sánh với H2SO4 đặc, nóng

Khi dùng axit đặc, nóng, tính oxi hoá không còn do ion H⁺ mà do S⁺⁶, nên thường không sinh ra hiđro. Ví dụ: Zn + 2H₂SO₄ (đặc, t°) → ZnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O. Tuỳ độ đặc và nhiệt độ còn có thể tạo S hay H₂S, nhưng chương trình phổ thông thường chỉ yêu cầu sản phẩm SO₂.

Axit	Khí sinh ra	Chất bị khử
H₂SO₄ loãng	H₂	H⁺
H₂SO₄ đặc, nóng	SO₂	S⁺⁶

Ứng dụng

Phản ứng này dùng để điều chế khí hiđro trong phòng thí nghiệm, thường thu khí bằng cách đẩy nước hoặc đẩy không khí (úp ngược bình). Kẽm sunfat tạo ra có ứng dụng trong sản xuất thuốc bổ sung kẽm, phân bón vi lượng.

Lỗi sai thường gặp

Viết thành Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + SO₂ khi axit loãng. Với axit loãng, sản phẩm khí là H₂.
Viết công thức muối sai thành Zn₂SO₄. Kẽm hoá trị II, gốc sunfat hoá trị II nên muối là ZnSO₄.
Quên mũi tên đi lên (↑) cho khí.

Bài tập vận dụng

Cho 6,5 gam Zn vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Tính thể tích H₂ thu được ở 25°C, 1 bar. Giải: n(Zn) = 6,5/65 = 0,1 mol, nên n(H₂) = 0,1 mol, V = 0,1 × 24,79 ≈ 2,48 lít.
Tính khối lượng ZnSO₄ tạo thành ở bài trên. Giải: M(ZnSO₄) = 161 g/mol, m = 0,1 × 161 = 16,1 gam.
Cần ít nhất bao nhiêu mol H₂SO₄ để hoà tan hết 13 gam Zn? Giải: n(Zn) = 0,2 mol, tỉ lệ 1 : 1 nên cần 0,2 mol H₂SO₄.

Câu hỏi thường gặp

Zn tác dụng với H2SO4 loãng tạo ra khí gì?

Tạo ra khí hiđro (H2), không màu, không mùi, cháy được với tiếng nổ nhỏ.

Zn + H2SO4 là phản ứng gì?

Là phản ứng thế và cũng là phản ứng oxi hoá khử, trong đó Zn là chất khử.

Vì sao Cu không phản ứng với H2SO4 loãng?

Vì đồng đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được hiđro ra khỏi axit loãng.

Zn + H2SO4 đặc nóng cho sản phẩm gì?

Thường tạo ZnSO4, SO2 và H2O, không sinh ra H2.