Trả lời nhanh
Phương trình đã cân bằng là Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑. Muốn cân bằng, ta thấy vế phải có 2 nguyên tử Cl (trong ZnCl2) và 2 nguyên tử H (trong H2), nên đặt hệ số 2 trước HCl. Khi đó mỗi nguyên tố đều bằng nhau ở hai vế. Đây là phản ứng thế, kẽm đẩy hiđro ra khỏi dung dịch axit.
Đề bài và đáp án
Đề yêu cầu cân bằng sơ đồ phản ứng: Zn + HCl → ZnCl2 + H2. Đáp án:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
- Điều kiện: nhiệt độ thường, dùng dung dịch HCl loãng.
- Tỉ lệ số nguyên tử/phân tử: Zn : HCl : ZnCl2 : H2 = 1 : 2 : 1 : 1.
Cân bằng từng bước
- Đếm nguyên tử mỗi vế. Vế trái: Zn = 1, H = 1, Cl = 1. Vế phải: Zn = 1, Cl = 2, H = 2.
- Tìm nguyên tố lệch. Cl lệch (1 so với 2) và H cũng lệch (1 so với 2). Zn đã bằng nhau.
- Đặt hệ số. Đặt 2 trước HCl. Vế trái có H = 2, Cl = 2.
- Kiểm tra lại. Zn: 1 = 1; H: 2 = 2; Cl: 2 = 2. Phương trình đã cân bằng.
Mẹo nhớ: với kim loại hoá trị II tác dụng HCl, muối là MCl2, nên luôn cần 2 HCl cho mỗi nguyên tử kim loại.
Hiện tượng nhận biết
- Viên kẽm (hoặc mảnh kẽm) tan dần trong dung dịch.
- Có bọt khí không màu, không mùi thoát ra. Đó là khí H2.
- Dung dịch thu được trong suốt, không màu vì ZnCl2 tan, không màu.
- Muốn kiểm tra khí, đưa que đóm đang cháy tới miệng ống nghiệm: khí cháy với ngọn lửa xanh nhạt, có thể nghe tiếng nổ nhỏ “póp”.
Bản chất phản ứng
Đây là phản ứng thế: nguyên tử Zn (đơn chất) thay thế H trong phân tử HCl. Nó cũng là phản ứng oxi hoá – khử vì có sự thay đổi số oxi hoá:
- Zn0 → Zn2+ + 2e (Zn là chất khử, bị oxi hoá).
- 2H+ + 2e → H20 (H+ của axit là chất oxi hoá, bị khử).
Số electron Zn nhường (2e) bằng số electron hai ion H+ nhận, nên tỉ lệ Zn : H2 là 1 : 1. Zn đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học của kim loại nên mới đẩy được H ra khỏi axit loãng như HCl.
Lỗi sai thường gặp
- Quên hệ số 2 ở HCl, viết Zn + HCl → ZnCl2 + H2 (sai vì H và Cl chưa bằng).
- Chỉ sửa chỉ số. Không được đổi ZnCl2 thành ZnCl để cho bằng; chỉ được thêm hệ số đứng trước công thức.
- Quên kí hiệu khí ↑ ở H2 khi viết phương trình hoàn chỉnh.
- Nhầm với axit đặc, oxi hoá mạnh. Với HCl, sản phẩm khí luôn là H2; không có SO2 hay NO2 như H2SO4 đặc hay HNO3.
Tính toán theo phương trình
Từ phương trình, 1 mol Zn phản ứng với 2 mol HCl, tạo 1 mol ZnCl2 và 1 mol H2. Khối lượng mol: Zn = 65 g/mol, ZnCl2 = 136 g/mol.
Ví dụ: Cho 6,5 g Zn vào dung dịch HCl dư. Tính khối lượng ZnCl2 và thể tích H2 (đkc, 1 mol khí = 24,79 L).
- nZn = 6,5 : 65 = 0,1 mol.
- nZnCl2 = nH2 = 0,1 mol.
- mZnCl2 = 0,1 × 136 = 13,6 g.
- VH2 = 0,1 × 24,79 = 2,479 L.
Bài tập tự luyện
- Hoà tan hoàn toàn 0,65 g Zn trong dung dịch HCl dư. Tính số mol HCl đã phản ứng, khối lượng ZnCl2 và thể tích H2 ở đkc.
Đáp án: nZn = 0,01 mol → nHCl = 0,02 mol; mZnCl2 = 0,01 × 136 = 1,36 g; VH2 = 0,01 × 24,79 ≈ 0,248 L. - Cho 13 g Zn vào 200 mL dung dịch HCl 2M. Phản ứng có dư chất nào không? Tính thể tích H2 (đkc).
Đáp án: nZn = 0,2 mol; nHCl = 0,2 × 2 = 0,4 mol. Tỉ lệ cần 1 : 2 nên hai chất phản ứng vừa đủ, không dư. nH2 = 0,2 mol → V = 0,2 × 24,79 = 4,958 L. - Cân bằng thêm hai phương trình tương tự:
a) Al + HCl → AlCl3 + H2
b) Fe + HCl → FeCl2 + H2
Đáp án: a) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑; b) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (Fe tác dụng HCl chỉ tạo muối sắt(II)).
Lưu ý: giá trị 24,79 L/mol áp dụng cho điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar). Nếu đề cho điều kiện tiêu chuẩn 0 °C, 1 atm thì dùng 22,4 L/mol.
Câu hỏi thường gặp
Phương trình Zn + HCl sau khi cân bằng là gì?
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑. Hệ số 2 đặt trước HCl để số nguyên tử H và Cl hai vế đều bằng 2.
Zn + HCl thuộc loại phản ứng nào?
Đây là phản ứng thế và đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử: Zn nhường 2 electron thành Zn2+, còn H+ của axit nhận electron tạo khí H2.
Hiện tượng khi cho kẽm vào dung dịch HCl là gì?
Kẽm tan dần, có bọt khí không màu, không mùi (H2) thoát ra, dung dịch thu được trong suốt không màu.
Zn tác dụng HCl có cần đun nóng không?
Không. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường với dung dịch HCl loãng; đun nóng hoặc tăng nồng độ axit chỉ làm phản ứng nhanh hơn.