Trả lời nhanh
Canxi tác dụng với axit sunfuric loãng theo phương trình: Ca + H2SO4 → CaSO4 + H2↑. Đây là phản ứng thế: kim loại Ca mạnh đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy hiđro ra khỏi axit. Hiện tượng là Ca tan dần, có khí không màu thoát ra và có chất rắn trắng CaSO4 ít tan.
Phương trình hoá học Ca + H2SO4 loãng
Ca + H2SO4 (loãng) → CaSO4 + H2↑
Phương trình đã cân bằng sẵn: mỗi nguyên tố đều có số nguyên tử bằng nhau ở hai vế (1 Ca, 1 S, 4 O, 2 H). Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, không cần xúc tác.
| Thông tin | Nội dung |
|---|---|
| Loại phản ứng | Thế (kim loại + axit), oxi hoá – khử |
| Chất khử | Ca (từ 0 lên +2) |
| Chất oxi hoá | H+ của H2SO4 (từ +1 xuống 0) |
| Sản phẩm | CaSO4 (muối ít tan, màu trắng) và H2 (khí không màu, không mùi) |
Hiện tượng nhận biết
- Mẩu canxi tan dần, xuất hiện bọt khí không màu, không mùi (khí H2).
- Có chất rắn màu trắng là CaSO4 bám quanh mẩu kim loại.
Khí H2 có thể kiểm tra bằng que đóm đang cháy: khí cháy với ngọn lửa xanh nhạt, có tiếng nổ nhỏ khi lẫn không khí.
Vì sao phản ứng không “êm” như Zn hay Fe?
CaSO4 chỉ tan rất ít trong nước. Nó phủ lên bề mặt Ca, ngăn axit tiếp xúc với kim loại nên phản ứng chậm dần, nhất là khi axit khá loãng. Ngoài ra, Ca còn phản ứng mạnh với nước trong dung dịch: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑. Ca(OH)2 sinh ra lại bị H2SO4 trung hoà: Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4↓ + 2H2O.
Vì vậy trong bài tập, em cứ viết Ca + H2SO4 → CaSO4 + H2 là đủ. Nhưng nếu đề cho Ca vào dung dịch có nhiều nước, cần nhớ Ca phản ứng với nước và lượng H2 thu được vẫn tính theo số mol Ca.
Ca tác dụng với H2SO4 đặc, nóng
Với axit đặc, nóng, S+6 bị khử chứ không phải H+, nên không có H2. Ca là kim loại rất mạnh nên thường khử S+6 xuống S-2:
4Ca + 5H2SO4 (đặc, nóng) → 4CaSO4 + H2S↑ + 4H2O
Kiểm tra bằng bảo toàn electron: 4 nguyên tử Ca nhường 4 × 2 = 8 electron; một nguyên tử S+6 thành S-2 nhận 8 electron. Số nguyên tử S: 5 = 4 + 1; O: 20 = 16 + 4; H: 10 = 2 + 8. Đúng.
Tuỳ nồng độ và nhiệt độ, có thể gặp sản phẩm khác như SO2 (Ca + 2H2SO4 → CaSO4 + SO2↑ + 2H2O). Chương trình phổ thông thường chỉ yêu cầu viết theo đề cho sẵn sản phẩm khử.
So sánh nhanh hai trường hợp
| H2SO4 loãng | H2SO4 đặc, nóng | |
|---|---|---|
| Chất oxi hoá | H+ | S+6 |
| Sản phẩm khí | H2 (không mùi) | H2S (mùi trứng thối) hoặc SO2 (mùi hắc) |
| Có tạo nước | Không | Có |
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: axit loãng → ra H2; axit đặc, nóng → không bao giờ ra H2.
- Lỗi 1: viết H2 khi dùng H2SO4 đặc nóng.
- Lỗi 2: quên cân bằng H2O ở phản ứng với axit đặc.
- Lỗi 3: thấy CaSO4 ít tan mà cho rằng phản ứng không xảy ra. Thực tế phản ứng vẫn xảy ra, chỉ chậm dần vì muối bao quanh kim loại.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 4 gam Ca vào lượng dư dung dịch H2SO4 loãng. Tính thể tích H2 (đktc) và khối lượng CaSO4 tạo thành. (Ca = 40, S = 32, O = 16)
Giải: nCa = 4 : 40 = 0,1 mol. Theo phương trình, nH₂ = nCaSO₄ = nCa = 0,1 mol. VH₂ = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. MCaSO₄ = 136 nên m = 0,1 × 136 = 13,6 gam.
Bài 2. Cho 0,2 mol Ca tác dụng hoàn toàn với H2SO4 đặc, nóng, sản phẩm khử duy nhất là H2S. Tính thể tích H2S (đktc).
Giải: Theo phương trình 4Ca → 1H2S nên nH₂S = 0,2 : 4 = 0,05 mol. V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
Bài 3. Dãy nào gồm các chất đều tác dụng được với H2SO4 loãng giải phóng khí H2? Chọn: (A) Cu, Ag; (B) Ca, Zn; (C) Cu, Fe; (D) Ag, Mg.
Đáp án: B. Ca và Zn đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học. Cu và Ag đứng sau H nên không phản ứng với axit loãng.
Tóm tắt
- Ca + H2SO4 loãng → CaSO4 + H2↑.
- CaSO4 ít tan nên bám bề mặt Ca, làm phản ứng chậm dần.
- H2SO4 đặc nóng: 4Ca + 5H2SO4 → 4CaSO4 + H2S↑ + 4H2O.
Câu hỏi thường gặp
Ca tác dụng với H2SO4 loãng tạo ra sản phẩm gì?
Tạo canxi sunfat CaSO4 và khí hiđro H2: Ca + H2SO4 → CaSO4 + H2↑.
Vì sao phản ứng Ca với H2SO4 loãng chậm dần?
CaSO4 ít tan, bám lên bề mặt kim loại Ca và ngăn axit tiếp xúc, nên tốc độ phản ứng giảm dần.
Ca tác dụng với H2SO4 đặc nóng có sinh ra H2 không?
Không. Khi đó S+6 bị khử, sản phẩm thường là H2S (hoặc SO2) cùng CaSO4 và H2O, ví dụ 4Ca + 5H2SO4 đặc → 4CaSO4 + H2S + 4H2O.
Cho 0,1 mol Ca vào H2SO4 loãng dư thu được bao nhiêu lít H2 ở đktc?
Thu được 0,1 mol H2, tức 2,24 lít ở đktc, vì tỉ lệ mol Ca : H2 là 1 : 1.