Zn + 2NaOH tạo Na2ZnO2 và H2, đếm Zn 1, Na 2, O 2, H 2
Lớp 12Hóa học

Zn + NaOH → Na2ZnO2 + H2: Phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Kẽm tan được trong dung dịch kiềm đặc, nóng, giải phóng khí hiđro: Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑. Trong dung dịch nước, sản phẩm muối thường viết dạng Na2[Zn(OH)4]: Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2↑. Phản ứng xảy ra được vì Zn(OH)2 là hiđroxit lưỡng tính.

Phương trình hoá học Zn + NaOH

Có hai cách viết đều được chấp nhận, tuỳ đề bài yêu cầu:

  • Dạng rút gọn (natri zincat): Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑
  • Dạng phức (natri tetrahiđroxozincat): Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2↑

Hai dạng thực chất là một: Na2[Zn(OH)4] mất 2H2O thì thành Na2ZnO2. Đề đã cho sẵn sản phẩm Na2ZnO2 thì bạn dùng dạng thứ nhất.

Điều kiện và hiện tượng

Nội dung Chi tiết
Điều kiện Dung dịch NaOH đặc, đun nóng (hoặc kiềm nóng chảy)
Hiện tượng Kẽm tan dần, có bọt khí không màu, không mùi (H2) thoát ra; thu được dung dịch trong suốt
Sản phẩm Muối natri zincat và khí hiđro

Với NaOH loãng và nguội, phản ứng rất chậm vì lớp màng oxit kẽm mỏng trên bề mặt cản trở. Muốn thấy rõ bọt khí, bạn cần kiềm đủ đặc và đun nóng.

Giải thích bản chất: vì sao kẽm tan trong kiềm?

Kẽm không “ăn” trực tiếp NaOH. Phản ứng gồm hai bước nối tiếp:

  1. Zn bị nước oxi hoá: Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2↑
  2. Zn(OH)2 lưỡng tính nên tan trong kiềm: Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O

Cộng hai bước, H2O hai vế triệt tiêu, ta được phương trình tổng quát ở trên. Bước 2 liên tục lấy Zn(OH)2 đi nên bước 1 mới tiếp diễn được. Đây cũng là lý do Fe hay Cu không tan trong kiềm: Fe(OH)2, Cu(OH)2 không lưỡng tính.

Phương trình electron

  • Chất khử: Zn → Zn2+ + 2e
  • Chất oxi hoá: 2H+ (của H2O) + 2e → H2

Số electron cho bằng số electron nhận (đều là 2) nên hệ số của Zn và H2 đều bằng 1. Phần còn lại cân bằng nguyên tố Na: cần 2NaOH.

Kiểm tra cân bằng

Vế trái: Zn 1; Na 2; O 2; H 2. Vế phải (Na2ZnO2 + H2): Zn 1; Na 2; O 2; H 2. Các nguyên tố đều bằng nhau nên phương trình đã cân bằng.

So sánh với các kim loại khác

Kim loại Tác dụng với dung dịch NaOH? Phương trình
Zn Có (kiềm đặc, nóng) Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑
Al Có 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑
Mg, Fe, Cu Không —

Mẹo nhớ: kim loại có hiđroxit lưỡng tính (Al, Zn) thì tan trong kiềm. Đừng nhầm với kim loại kiềm như Na, K — chúng phản ứng với chính nước.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết sản phẩm là Zn(OH)2 + H2: sai, vì Zn(OH)2 lưỡng tính nên bị NaOH dư hoà tan tiếp.
  • Quên hệ số 2 trước NaOH, hoặc để Na2ZnO2 thành NaZnO2.
  • Viết thêm “↓” cho sản phẩm: ở đây không có kết tủa khi kiềm dư, chỉ có khí H2↑.
  • Nhầm với phản ứng của muối: Zn2+ + 2OH– → Zn(OH)2↓ (có kết tủa trắng), đây là phản ứng giữa muối kẽm và kiềm, khác với Zn kim loại.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 6,5 gam Zn tác dụng hết với dung dịch NaOH dư, đun nóng. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng Na2ZnO2 tạo thành.

Giải: nZn = 6,5 : 65 = 0,1 mol. Theo phương trình, nH2 = nNa2ZnO2 = 0,1 mol. VH2 = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. MNa2ZnO2 = 46 + 65 + 32 = 143 nên khối lượng muối = 14,3 gam.

Bài 2. Hỗn hợp Zn và Cu nặng 10 gam, cho vào dung dịch NaOH dư, đun nóng thu được 1,12 lít H2 (đktc). Tính % khối lượng Zn.

Giải: Chỉ Zn phản ứng. nH2 = 1,12 : 22,4 = 0,05 mol, suy ra nZn = 0,05 mol, mZn = 3,25 gam. %Zn = 3,25 : 10 × 100% = 32,5%.

Bài 3. Chỉ dùng một thuốc thử, hãy phân biệt hai mẫu bột kim loại Zn và Fe.

Giải: Dùng dung dịch NaOH đặc, nóng. Mẫu nào tan và sủi bọt khí là Zn; mẫu không hiện tượng là Fe.

Ứng dụng

Tính chất này dùng để tách Zn hoặc Al khỏi hỗn hợp với kim loại không tan trong kiềm (Cu, Fe, Mg), và để nhận biết kim loại lưỡng tính trong bài tập vô cơ.

Câu hỏi thường gặp

Zn tác dụng với NaOH loãng có xảy ra không?

Rất chậm, gần như không quan sát được vì có màng oxit bảo vệ. Muốn phản ứng rõ cần dung dịch NaOH đặc và đun nóng.

Sản phẩm của Zn + NaOH là Na2ZnO2 hay Na2[Zn(OH)4]?

Hai cách viết là một. Na2[Zn(OH)4] khi mất 2 phân tử nước tạo Na2ZnO2. Hãy viết theo sản phẩm mà đề bài yêu cầu.

Vì sao Zn tan trong kiềm còn Fe thì không?

Zn(OH)2 là hiđroxit lưỡng tính nên tan trong NaOH, kéo phản ứng Zn với nước tiếp diễn. Fe(OH)2 không lưỡng tính nên Fe không tan.

1 mol Zn phản ứng với NaOH dư thu được bao nhiêu lít H2 (đktc)?

Theo tỉ lệ 1:1, 1 mol Zn cho 1 mol H2, tức 22,4 lít ở điều kiện tiêu chuẩn.

Bài học liên quan