Trả lời nhanh
Phương trình đúng là 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑. Kali là kim loại kiềm rất mạnh nên phản ứng với nước ngay ở nhiệt độ thường, toả nhiều nhiệt, sinh ra dung dịch bazơ KOH và khí hiđro. Phản ứng thuộc loại phản ứng thế, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
Phương trình phản ứng K tác dụng với H2O
Phương trình chưa cân bằng: K + H2O → KOH + H2. Sau khi cân bằng:
2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
- Điều kiện: nhiệt độ thường, không cần xúc tác.
- Chất tham gia: kali (kim loại, màu trắng bạc, mềm) và nước.
- Sản phẩm: kali hiđroxit KOH (tan trong nước, là bazơ mạnh) và khí hiđro H2.
Cách cân bằng nhanh bằng số electron
Viết hai quá trình cho – nhận electron rồi cân bằng:
- Quá trình oxi hoá: K0 → K+1 + 1e (nhân với 2).
- Quá trình khử: 2H+1 (trong H2O) + 2e → H20 (nhân với 1).
Vậy cần 2 nguyên tử K cho 2 phân tử H2O. Chất khử là K, chất oxi hoá là H2O. Kiểm tra lại: vế trái có 2K, 4H, 2O; vế phải có 2K, 2O, 2H trong KOH và 2H trong H2 (tổng 4H). Hai vế cân bằng.
Mẹo nhớ: mỗi phân tử H2O chỉ “nhường” 1 nguyên tử H thành H2 (cần 2 phân tử H2O cho 1 phân tử H2), nên hệ số của K, H2O, KOH đều là 2.
Hiện tượng khi cho K vào nước
- Mẩu kali nóng chảy thành giọt tròn màu trắng bạc, chạy nhanh trên mặt nước (phản ứng toả nhiệt mạnh, K có nhiệt độ nóng chảy thấp).
- Có khí không màu thoát ra (H2), thường bốc cháy với ngọn lửa màu tím nhạt do hơi kali; có thể nổ lép bép.
- Mẩu kali tan dần đến hết. Dung dịch thu được làm quỳ tím hoá xanh, phenolphtalein hoá hồng vì có KOH.
So với natri, kali hoạt động mạnh hơn nên phản ứng dữ dội hơn, dễ bốc cháy ngay trên mặt nước.
Vì sao kali phản ứng được với nước?
Trong dãy hoạt động hoá học, K đứng ở đầu dãy, có tính khử rất mạnh. Nó dễ nhường 1 electron ở lớp ngoài cùng để thành ion K+. Các kim loại kiềm (Li, Na, K) và một số kim loại kiềm thổ (Ca, Ba) đều đẩy được hiđro ra khỏi nước ở điều kiện thường. Các kim loại như Cu, Ag, Fe không có tính chất này.
Lưu ý an toàn và bảo quản
- Kali phải ngâm trong dầu hoả (hoặc dầu paraffin) để tránh tiếp xúc với hơi nước và oxi trong không khí.
- Không dùng tay lấy trực tiếp; chỉ lấy mẩu rất nhỏ bằng kẹp và đeo kính bảo hộ khi làm thí nghiệm.
- Không dùng nước dập đám cháy kim loại kiềm vì sẽ sinh thêm H2 dễ cháy nổ.
Lỗi sai thường gặp
- Viết thiếu hệ số: “K + H2O → KOH + H2” là chưa cân bằng (vế trái 2H, vế phải 3H).
- Viết sản phẩm là K2O hoặc K(OH)2: sai vì kali có hoá trị I, công thức bazơ là KOH.
- Quên mũi tên ↑ cho khí H2 hoặc quên là dung dịch có tính kiềm.
- Cho K vào dung dịch muối mà viết K đẩy kim loại ra khỏi muối: K phản ứng với nước trước (xem bài 3 bên dưới).
Bài tập vận dụng (có đáp án)
Bài 1. Cho 3,9 g kali vào nước dư. Tính khối lượng KOH và thể tích H2 (đktc).
Giải: nK = 3,9 : 39 = 0,1 mol. Theo phương trình, nKOH = 0,1 mol → mKOH = 0,1 × 56 = 5,6 g. nH2 = 0,1 : 2 = 0,05 mol → V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
Bài 2. Hoà tan hoàn toàn 11,7 g K vào nước, thêm nước để được 500 ml dung dịch. Tính nồng độ mol của dung dịch KOH.
Giải: nK = 11,7 : 39 = 0,3 mol → nKOH = 0,3 mol. CM = 0,3 : 0,5 = 0,6 M. Thể tích H2 thoát ra là 0,15 × 22,4 = 3,36 lít (đktc).
Bài 3. Cho mẩu K vào dung dịch CuSO4. Nêu hiện tượng và viết phương trình.
Giải: K không đẩy được Cu mà phản ứng với nước trước: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑. Sau đó KOH tác dụng với muối: 2KOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + K2SO4. Hiện tượng: K tan, có khí thoát ra, xuất hiện kết tủa xanh lam.
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: Al2O3 + NaOH → NaAlO2 + H2O: phương trình, điều kiện, hiện tượng.
Câu hỏi thường gặp
K tác dụng với H2O tạo ra chất gì?
Tạo ra dung dịch kali hiđroxit KOH và khí hiđro H2 theo phương trình 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑.
Phản ứng K + H2O thuộc loại phản ứng nào?
Đây là phản ứng thế (kim loại thay thế hiđro trong nước) và cũng là phản ứng oxi hoá – khử, trong đó K là chất khử, H2O là chất oxi hoá.
Vì sao phải bảo quản kali trong dầu hoả?
Kali phản ứng rất nhanh với nước và oxi trong không khí. Dầu hoả không phản ứng với kali và ngăn kali tiếp xúc với hơi ẩm, oxi.
Dung dịch sau phản ứng K + H2O có tính chất gì?
Dung dịch chứa KOH là bazơ mạnh nên làm quỳ tím hoá xanh và phenolphtalein không màu hoá hồng.