K + HCl → KCl + H2: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình đúng là 2K + 2HCl → 2KCl + H₂↑. Kali là kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy hiđro ra khỏi axit HCl. Hiện tượng: kali tan nhanh, có khí không màu thoát ra, phản ứng toả nhiều nhiệt và rất mãnh liệt, có thể gây cháy nổ.

Phương trình phản ứng K tác dụng với HCl

Phương trình hoá học đã cân bằng:

2K + 2HCl → 2KCl + H₂↑

Điều kiện: nhiệt độ thường, HCl ở dạng dung dịch loãng hoặc đặc đều phản ứng.
Loại phản ứng: phản ứng thế (kim loại thay thế hiđro trong axit) và là phản ứng oxi hoá – khử.
Sản phẩm: muối kali clorua (KCl) và khí hiđro (H₂).

Hiện tượng nhận biết

Mẩu kali nóng chảy thành giọt tròn chạy trên mặt dung dịch rồi tan dần.
Có khí không màu, không mùi thoát ra (đó là H₂).
Ống nghiệm nóng lên rõ rệt vì phản ứng toả nhiều nhiệt.
Khí H₂ có thể bắt lửa, phát ra tiếng nổ nhỏ hoặc cháy với ngọn lửa tím do hơi kali.

Giải thích: vì sao K đẩy được H khỏi HCl?

Trong dãy hoạt động hoá học: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Au, những kim loại đứng trước H đẩy được H khỏi dung dịch axit (HCl, H₂SO₄ loãng). K đứng đầu dãy nên là một trong những kim loại hoạt động mạnh nhất.

Xét theo số oxi hoá:

Chất khử: K⁰ → K⁺¹ + 1e (K nhường electron).
Chất oxi hoá: 2H⁺ + 2e → H₂ (H⁺ của axit nhận electron).

Để số electron cho bằng số electron nhận, nhân quá trình của K với 2, từ đó có hệ số 2K, 2HCl. Phương trình ion thu gọn: 2K + 2H⁺ → 2K⁺ + H₂↑.

Lưu ý quan trọng: khi K dư hoặc cho vào dung dịch loãng

Kali còn phản ứng rất mạnh với nước. Vì vậy, khi cho K vào dung dịch HCl, có hai trường hợp:

K phản ứng với HCl trước (vì H⁺ của axit nhiều và phản ứng nhanh hơn): 2K + 2HCl → 2KCl + H₂↑.
Nếu K còn dư sau khi hết HCl, K phản ứng tiếp với nước: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑.

Khi giải bài tập, đây là chỗ học sinh hay bị mất điểm: thấy “K dư” thì phải tính thêm lượng H₂ và KOH sinh ra từ nước.

An toàn khi làm thí nghiệm

Kali phản ứng cực mạnh, không tự làm ở nhà. Trong phòng thí nghiệm, kali được bảo quản ngâm trong dầu hoả, chỉ lấy lượng nhỏ bằng hạt gạo, đeo kính và găng tay, dùng cốc thuỷ tinh dày và đặt tấm chắn. Không dùng nước để dập đám cháy kali.

Bài tập vận dụng

Ví dụ 1

Cho 7,8 gam K tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl. Tính thể tích H₂ (đktc), khối lượng KCl và thể tích dung dịch HCl 0,5M cần dùng. (K = 39; Cl = 35,5)

Lời giải:

n_K = 7,8 : 39 = 0,2 mol.
Theo phương trình, 2K → 1H₂ nên n_H₂ = 0,1 mol; V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
n_KCl = n_K = 0,2 mol; m = 0,2 × 74,5 = 14,9 gam.
n_HCl = n_K = 0,2 mol; V_dd = 0,2 : 0,5 = 0,4 lít.

Bài luyện tập 1

Cho 3,9 gam K vào lượng dư dung dịch HCl. Tính thể tích khí thoát ra (đktc) và khối lượng muối tạo thành.

Đáp án: n_K = 0,1 mol → n_H₂ = 0,05 mol → 1,12 lít; n_KCl = 0,1 mol → 7,45 gam.

Bài luyện tập 2 (K dư)

Cho 7,8 gam K vào 100 ml dung dịch HCl 1M. Tính thể tích khí thoát ra (đktc) và khối lượng chất tan trong dung dịch sau phản ứng.

Lời giải:

n_K = 0,2 mol; n_HCl = 0,1 × 1 = 0,1 mol. K dư vì cần 0,2 mol K mới đủ cho 0,2 mol HCl, mà ở đây HCl chỉ có 0,1 mol.
2K + 2HCl → 2KCl + H₂: dùng 0,1 mol K, sinh 0,1 mol KCl và 0,05 mol H₂.
K dư 0,1 mol: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂, sinh 0,1 mol KOH và 0,05 mol H₂.
Tổng n_H₂ = 0,1 mol → V = 2,24 lít.
Chất tan: KCl 0,1 mol (7,45 g) và KOH 0,1 mol (5,6 g) → tổng 13,05 gam.

Lỗi sai thường gặp

Viết sai sản phẩm thành KCl₂ hoặc K₂Cl: K có hoá trị I nên muối là KCl.
Quên cân bằng: H₂ có 2 nguyên tử H nên cần 2HCl và 2K.
Quên phản ứng với nước khi K dư trong dung dịch.
Nhầm với kim loại yếu: Cu, Ag, Au đứng sau H nên không phản ứng với HCl.

Mẹo nhớ

Kim loại + axit (HCl, H₂SO₄ loãng) → muối + H₂. Chỉ cần nhớ kim loại phải đứng trước H. Với kim loại kiềm như Li, Na, K thì luôn cặp đôi: hệ số 2 ở kim loại, 2 ở axit, 2 ở muối, 1 ở H₂.

Câu hỏi thường gặp

K + HCl tạo ra sản phẩm gì?

Tạo muối kali clorua (KCl) và khí hiđro: 2K + 2HCl → 2KCl + H2↑.

Khi cho K vào dung dịch HCl, K có phản ứng với nước không?

Có. K phản ứng với HCl trước; nếu K còn dư thì tiếp tục phản ứng với nước tạo KOH và H2: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑.

K + HCl thuộc loại phản ứng nào?

Là phản ứng thế và là phản ứng oxi hoá – khử, trong đó K là chất khử, H+ trong HCl là chất oxi hoá.

Vì sao không nên làm thí nghiệm K + HCl ở nhà?

Phản ứng toả nhiều nhiệt, sinh khí H2 dễ cháy nổ và kali có thể bắn ra gây bỏng, nên chỉ làm trong phòng thí nghiệm có giáo viên hướng dẫn.