Trả lời nhanh
Phương trình đúng là Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑. Ở nhiệt độ thường magie phản ứng rất chậm, còn khi đun nóng thì khí H2 thoát ra rõ hơn. Trong phản ứng, Mg là chất khử (nhường 2 electron), H2O là chất oxi hoá. Sản phẩm là bazơ ít tan Mg(OH)2 và khí hiđro.
Phương trình hoá học Mg tác dụng với H2O
Phương trình đã cân bằng:
Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑
Kiểm tra cân bằng: vế trái có 1 Mg, 4 H, 2 O; vế phải có 1 Mg, 2 O và 2 + 2 = 4 H. Số nguyên tử mỗi nguyên tố hai vế bằng nhau.
Điều kiện và hiện tượng phản ứng
| Nội dung | Chi tiết |
|---|---|
| Nước nguội | Phản ứng xảy ra rất chậm, gần như không quan sát được vì lớp Mg(OH)2 ít tan bám trên bề mặt kim loại. |
| Nước nóng (đun) | Có bọt khí không màu (H2) xuất hiện trên bề mặt dải magie, kim loại tan dần. |
| Nhận biết sản phẩm | Nhỏ vài giọt phenolphtalein vào cốc nước đun nóng có Mg, dung dịch chuyển hồng nhạt vì Mg(OH)2 tan rất ít nhưng vẫn cho môi trường bazơ yếu. |
Mg(OH)2 là chất rắn màu trắng, ít tan, nên có thể thấy lớp bột trắng đục xuất hiện quanh dải magie.
Bản chất oxi hoá – khử
Đây là phản ứng oxi hoá – khử, số oxi hoá thay đổi ở Mg và H:
- Quá trình oxi hoá: Mg0 → Mg+2 + 2e (Mg là chất khử).
- Quá trình khử: 2H+1 (trong H2O) + 2e → H20 (H2O là chất oxi hoá).
Mg đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy được hiđro ra khỏi nước. Nhưng nó kém hoạt động hơn Na, K, Ca, Ba nên không phản ứng mạnh với nước nguội như các kim loại đó.
Vì sao Mg phản ứng chậm với nước nguội?
Ngay khi tạo ra, Mg(OH)2 ít tan sẽ phủ kín mặt kim loại, ngăn nước tiếp xúc với Mg. Ngoài ra, dải magie để ngoài không khí thường có sẵn lớp MgO mỏng bảo vệ. Khi đun nóng, tốc độ phản ứng tăng lên và lớp bảo vệ bị phá bớt, nên khí thoát ra nhiều hơn. Thêm dung dịch muối amoni (như NH4Cl) cũng làm phản ứng nhanh hơn vì Mg(OH)2 bị hoà tan, bề mặt kim loại được “làm sạch”.
Mg tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao
Khi Mg nóng đỏ gặp hơi nước, phản ứng xảy ra mạnh và tạo oxit chứ không phải bazơ (vì Mg(OH)2 bị nhiệt phân):
Mg + H2O (hơi) → MgO + H2↑ (t°cao)
Hiện tượng: Mg cháy sáng chói, tạo chất rắn trắng MgO và khí H2. Vì vậy không dùng nước để dập đám cháy magie: nước sẽ bị phân huỷ tạo H2 dễ cháy nổ làm đám cháy nguy hiểm hơn.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là MgO + H2 trong điều kiện thường. Đúng là Mg(OH)2 + H2 (MgO chỉ tạo khi dùng hơi nước ở nhiệt độ cao).
- Quên hệ số 2 trước H2O, dẫn đến sai số nguyên tử H.
- Cho rằng Mg(OH)2 tan tốt nên dung dịch có tính kiềm mạnh. Thực tế nó ít tan, chỉ hơi hồng với phenolphtalein.
- Mẹo nhớ: kim loại + nước → bazơ + H2; Mg hoạt động trung bình nên cần “nóng” mới rõ.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 2,4 gam Mg vào lượng dư nước nóng, phản ứng hoàn toàn. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng Mg(OH)2 tạo thành.
Giải: nMg = 2,4 : 24 = 0,1 mol. Theo phương trình, nH2 = nMg(OH)2 = nMg = 0,1 mol. VH2 = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít; mMg(OH)2 = 0,1 × 58 = 5,8 gam.
Bài 2. Cần bao nhiêu gam Mg để điều chế 0,56 lít H2 (đktc) bằng phản ứng với nước nóng?
Giải: nH2 = 0,56 : 22,4 = 0,025 mol, nên nMg = 0,025 mol. mMg = 0,025 × 24 = 0,6 gam.
Bài 3. Viết phương trình khi cho Mg nóng đỏ tác dụng với hơi nước và nêu chất oxi hoá.
Giải: Mg + H2O → MgO + H2 (t°cao). Chất oxi hoá là H2O vì H+1 nhận electron thành H2.
Tóm tắt
- Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑, xảy ra chậm ở nhiệt độ thường, nhanh hơn khi đun nóng.
- Mg là chất khử, H2O là chất oxi hoá.
- Với hơi nước ở nhiệt độ cao, sản phẩm là MgO và H2.
Câu hỏi thường gặp
Mg có tác dụng với nước ở nhiệt độ thường không?
Có nhưng rất chậm, gần như không thấy hiện tượng, vì lớp Mg(OH)2 ít tan bám trên bề mặt kim loại cản trở phản ứng. Khi đun nóng, khí H2 thoát ra rõ hơn.
Sản phẩm của Mg + H2O là gì?
Là magie hiđroxit Mg(OH)2 (chất rắn trắng, ít tan) và khí hiđro H2. Chỉ khi dùng hơi nước ở nhiệt độ cao thì sản phẩm là MgO và H2.
Vì sao không dùng nước dập đám cháy magie?
Mg đang cháy phản ứng với hơi nước tạo khí H2 dễ cháy nổ, làm đám cháy dữ dội hơn. Nên dùng cát khô để dập.
Dung dịch sau phản ứng Mg với nước nóng có làm phenolphtalein đổi màu không?
Có, dung dịch chuyển hồng nhạt vì Mg(OH)2 tan rất ít nhưng vẫn tạo môi trường bazơ yếu.