Trả lời nhanh
Phương trình: ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O. Phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường: chất rắn màu trắng ZnO tan dần, tạo dung dịch ZnSO4 không màu. Đây là phản ứng trao đổi (không đổi số oxi hoá), trong đó ZnO thể hiện tính chất của oxit bazơ khi gặp axit.
Phương trình hoá học ZnO tác dụng H2SO4
Phương trình đã cân bằng sẵn, hệ số các chất đều bằng 1:
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
| Nội dung | Chi tiết |
|---|---|
| Điều kiện | Nhiệt độ thường; dùng dung dịch H2SO4 loãng (đun nhẹ thì tan nhanh hơn) |
| Hiện tượng | Chất rắn trắng ZnO tan dần, thu được dung dịch trong suốt, không màu |
| Loại phản ứng | Oxit + axit → muối + nước (phản ứng trao đổi, không phải oxi hoá – khử) |
| Sản phẩm | Kẽm sunfat ZnSO4 (tan trong nước) và nước |
Vì sao phản ứng xảy ra? Phương trình ion
Axit H2SO4 loãng phân li hoàn toàn cho ion H+. Ion H+ kết hợp với ion O2− trong mạng tinh thể ZnO tạo thành nước, còn Zn2+ đi vào dung dịch cùng SO42−.
- Phương trình ion đầy đủ: ZnO + 2H+ + SO42− → Zn2+ + SO42− + H2O
- Phương trình ion rút gọn: ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O
Số oxi hoá của Zn trước và sau phản ứng đều là +2, của S là +6, của O là −2, nên không có sự cho – nhận electron. Đây là dấu hiệu để em nhận ra phản ứng trao đổi.
ZnO là oxit lưỡng tính – điều cần nhớ
ZnO không chỉ là oxit bazơ. Nó là oxit lưỡng tính: tác dụng được với cả axit và dung dịch bazơ mạnh. Vì vậy khi gặp axit như H2SO4, HCl, ZnO thể hiện tính bazơ.
- ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
- ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (nung nóng); trong dung dịch: ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]
- ZnO không tan trong nước, không phản ứng với H2O ở điều kiện thường.
Mẹo nhớ: các oxit lưỡng tính hay gặp ở phổ thông là Al2O3, ZnO, Cr2O3. Chỉ cần thấy “oxit lưỡng tính” thì nghĩ ngay “tan trong cả axit lẫn kiềm”.
Phân biệt với các phản ứng dễ nhầm
| Phản ứng | Dấu hiệu | Ghi chú |
|---|---|---|
| ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O | Chất rắn tan, không có khí | Trao đổi |
| Zn + H2SO4 (loãng) → ZnSO4 + H2↑ | Sủi bọt khí không màu | Oxi hoá – khử, Zn bị oxi hoá |
| Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O | Kết tủa trắng tan | Trung hoà, hệ số nước là 2 |
Với H2SO4 đặc, ZnO vẫn chỉ tạo ZnSO4 và H2O, không sinh SO2, vì Zn trong ZnO đã ở mức oxi hoá cao nhất +2 nên không bị oxi hoá thêm.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm có khí H2: sai, H2 chỉ sinh ra khi dùng kim loại Zn, không phải oxit ZnO.
- Viết ZnSO4 là kết tủa: sai, ZnSO4 tan tốt trong nước.
- Viết hệ số nước bằng 2 cho phản ứng của oxit: sai, mỗi phân tử ZnO chỉ cho 1 H2O.
- Quên rằng ZnO không tan trong nước nên khi viết ion phải giữ nguyên dạng phân tử ZnO.
Bài tập vận dụng có lời giải
Bài 1
Cho 8,1 gam ZnO tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 20%. Tính khối lượng muối tạo thành và nồng độ phần trăm của dung dịch sau phản ứng.
Giải: M(ZnO) = 81 g/mol nên n(ZnO) = 8,1 : 81 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(H2SO4) = n(ZnSO4) = 0,1 mol.
- m(ZnSO4) = 0,1 × 161 = 16,1 gam.
- m(H2SO4) = 0,1 × 98 = 9,8 gam, nên khối lượng dung dịch axit = 9,8 : 0,2 = 49 gam.
- Khối lượng dung dịch sau phản ứng = 8,1 + 49 = 57,1 gam.
- C% ZnSO4 = 16,1 : 57,1 × 100% ≈ 28,2%.
Bài 2
Hoà tan hoàn toàn 16,2 gam ZnO cần V ml dung dịch H2SO4 0,5M. Tính V.
Giải: n(ZnO) = 16,2 : 81 = 0,2 mol, nên n(H2SO4) = 0,2 mol. V = 0,2 : 0,5 = 0,4 lít = 400 ml.
Bài 3
Cho 10 gam hỗn hợp ZnO và Cu vào dung dịch H2SO4 loãng dư, sau phản ứng còn lại 1,9 gam chất rắn. Tính phần trăm khối lượng ZnO trong hỗn hợp.
Giải: Cu đứng sau hiđro nên không tan trong H2SO4 loãng; chất rắn còn lại là Cu, m(Cu) = 1,9 gam. Suy ra m(ZnO) = 10 − 1,9 = 8,1 gam, %ZnO = 8,1 : 10 × 100% = 81%.
Bài 4 (tự luyện)
Viết phương trình phân tử và ion rút gọn khi cho ZnO tác dụng với dung dịch HNO3. Đáp án: ZnO + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2O; ion rút gọn: ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O.
Ứng dụng của ZnSO4
Kẽm sunfat được dùng làm chất bổ sung kẽm trong phân bón vi lượng và thức ăn chăn nuôi, trong mạ kẽm điện phân và sản xuất một số chất màu. Phản ứng ZnO với H2SO4 cũng là bước quen thuộc khi hoà tan quặng kẽm đã nung trong công nghiệp luyện kẽm.
Câu hỏi thường gặp
ZnO + H2SO4 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Không. Số oxi hoá của Zn (+2), S (+6) và O (−2) không thay đổi, đây là phản ứng trao đổi giữa oxit và axit tạo muối và nước.
Hiện tượng khi cho ZnO vào dung dịch H2SO4 loãng là gì?
Chất rắn màu trắng ZnO tan dần, thu được dung dịch trong suốt không màu của ZnSO4, không có khí thoát ra.
Vì sao ZnO là oxit lưỡng tính?
Vì ZnO tác dụng được với cả dung dịch axit (tạo muối kẽm và nước) lẫn dung dịch bazơ mạnh như NaOH (tạo muối zincat hoặc phức hiđroxo kẽm).
ZnO tác dụng với H2SO4 đặc có tạo SO2 không?
Không. Zn trong ZnO đã ở mức oxi hoá +2 nên không bị oxi hoá thêm, sản phẩm vẫn là ZnSO4 và H2O.