Phản ứng: NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (Zn ra Na2ZnO2)

1. Phương trình phản ứng: NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2:

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂

– Mô tả phản ứng: Hai phân tử nước muối NaOH (hidroxit natri) tác động lên một phân tử kẽm Zn. Kẽm bị oxi hóa, mất electron, và hidroxit natri bị khử, nhận electron. Cụ thể, kẽm từ trạng thái 0 (oxidation state) tăng lên thành Zn 2+, còn natri từ Na + giảm về Na 0. Các ion Zn 2+ và Na − kết hợp để tạo thành muối Na₂ZnO₂, trong đó kẽm có độ âm oxi hóa là +2. Đồng thời, có thoát ra khí hiđro 2H2.

Mô tả chi tiết: Na₂ZnO₂​ là muối kép được tạo ra từ ion natri Na + và ion kẽm Zn 2+ kết hợp với nhau. H2 ​là khí hiđro được tạo ra từ việc hidroxit natri bị khử.

Phản ứng này là một ví dụ về phản ứng oxi-hoá khử, trong đó kẽm bị oxi hóa và hidroxit natri bị khử.

– Điều kiện phản ứng:

Nhiệt độ

– Cách thực hiện phản ứng:

Cho kim loại Zn tác dụng với dung dịch dd NaOH.

– Hiện tượng nhận biết phản ứng:

Chất rắn màu xám nhạt Kẽm (Zn) tan dần và xuất hiện khí không màu, sủi bột khí.

2. Tính chất hóa học:

NaOH Là một bazơ mạnh nó sẽ làm quỳ tím chuyển màu xanh, còn dung dịch phenolphtalein thành màu hồng. Một số phản ứng đặc trưng của Natri Hidroxit được liệt kê ngay dưới đây.

Phản ứng với axit tạo thành muối + nước:

NaOH_dd + HCL_dd→ NaCl_dd + H₂O

Phản ứng với oxit axit: SO2, CO2…

2 NaOH + SO₂→ Na₂SO₃ + H₂O

NaOH + SO₂→ NaHSO₃

Phản ứng với muối tạo bazo mới + muối mới (điều kiện: sau phản ứng phải tạo thành chất kết tủa hoặc bay hơi):

2 NaOH + CuCl₂→ 2NaCl + Cu(OH)_2↓

Tác dụng với kim loại lưỡng tính:

2 NaOH + 2Al + 2H2O→ 2NaAlO₂ + 3H₂↑

2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H₂↑

Tác dụng với hợp chất lưỡng tính:

NaOH + Al(OH)₃ → NaAl(OH)₄

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H₂O

3. Ứng dụng của phản ứng NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ + H2:

Một số ứng dụng thực tế của phản ứng có thể kể đến là:

+ Sản xuất khí hiđro (H₂): Khí hiđro được sản xuất trong quá trình phản ứng này. Khí hiđro có nhiều ứng dụng, bao gồm sử dụng trong ngành công nghiệp để sản xuất amoniac, hydrochloric acid, hay ngành công nghiệp dầu và khí để tạo nhiệt độ cho quá trình crack dầu. Khí hiđro cũng được sử dụng trong các quá trình hydro hóa, nơi mà nó được sử dụng để thêm hydrogen vào các phân tử hữu cơ để tạo ra sản phẩm như chất béo, sáp hoặc các sản phẩm hóa chất khác. Năng lượng clean hydrogen (hiđro xanh) đang trở thành một nguồn năng lượng quan trọng trong nỗ lực chuyển đổi sang năng lượng sạch. Khí hiđro có thể được sản xuất bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để thủy phân nước.

+ Sản xuất muối kép Na₂ZnO₂: Muối kép này cũng có thể có ứng dụng trong một số ngành công nghiệp, ví dụ như là một chất chống ăn mòn. Muối kép này cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến nước, như làm chất chống ăn mòn trong hệ thống ống, bồn chứa, và các thiết bị khác trong xử lý nước.

+ Tẩy trắng và làm sạch chất liệu kim loại: Dung dịch NaOH có thể được sử dụng để tẩy trắng hoặc làm sạch các chất liệu kim loại như kẽm. Nó được sử dụng trong các quá trình làm sạch và làm đẹp kim loại.

+ Chế tạo pin: Khí hiđro có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất pin hydro (pin nhiên liệu) khi được tiếp xúc với oxy. Pin hydro là một thiết bị chuyển đổi năng lượng hóa học từ khí hiđro và oxy trong không khí thành điện năng và nước, mà không tạo ra khí thải gây ô nhiễm.

+ Xử lý nước thải: Muối kép Na₂ZnO₂ ​có thể được sử dụng trong một số ứng dụng xử lý nước thải để loại bỏ các chất gây ô nhiễm kim loại. Na₂ZnO₂ ​ có khả năng tạo ra các kết tủa với các kim loại nặng có thể có trong nước thải, chẳng hạn như chì (Pb), cadmium (Cd), nickel (Ni), và một số kim loại khác. Khi Na₂ZnO₂​ được thêm vào nước thải, nó tương tác với các ion kim loại để tạo ra các kết tủa không tan.

+ Chế tạo mỹ phẩm và dược phẩm: Na₂ZnO₂ có thể được sử dụng trong sản xuất mỹ phẩm và dược phẩm nhờ vào tính chất chống ô nhiễm của kẽm. Muối kép Na₂ZnO₂ ​có thể được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da như kem dưỡng da, sữa tắm, hoặc kem chống nám để cung cấp bảo vệ và giữ ẩm cho da. Kẽm có tính chất chống khuẩn, và do đó, muối kép này có thể được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân và dược phẩm như kem đánh răng hoặc thuốc trị mụn.

4. Bài tập vận dụng kèm đáp án:

Bài 1: Dãy nào sau đây chỉ gồm các kim loại vừa tác dụng với dung dịch HCl, vừa tác dụng với dung dịch NaOH?

A. Al, Zn, Na.    B. Al, Zn, Cr.

C. Ba, Na, Cu.    D. Mg, Zn, Cr.

Đáp án B

Bài 2: NaOH không phản ứng với chất nào sau đây?

A. Al.   B. Al₂O₃.   C. Zn.   D. Cu.

Hướng dẫn giải:

Cu không phản ứng với NaOH.

Đáp án D.

Bài 3: Cho hỗn hợp gồm Na và Zn có tỉ lệ mol tương ứng là 1:2 vào nước dư. Sau khi các pứ xảy ra hoàn toàn, thu được 8,96 l H₂(đkc) và m (g) chất rắn ko tan. Giá trị của m là:

A. 6,5 g    B. 13 g    C. 19,5 g    D.39 g

Hướng dẫn giải:

Đặt số mol tương ứng: n_Na = x; n_Zn = 2x

(Na; Al) cho vào H₂O

⇒ Xảy ra phản ứng như sau :

(1) Na + H₂O → NaOH + 1/2H₂

—–x—————-x———x/2

(2) Zn + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂

—-2x——x

—-0,5x——-x———————x/2…

—–1,5x

Ta có:

+ n_H2 = x/2 + x/2 = x = 0,4 ⇒ x = 0,4 mol

+ Chất rắn không tan là Zn: n_Zndư = 1,5 x = 0,6 mol

⇒ m_Zndư = 0,6 x 65 = 39 (g)

Đáp án C

Bài 4: Hỗn hợp X gồm Na và Zn. Cho m gam X vào một lượng dư nước thì thoát ra V lít khí. Nếu cũng cho m gam X vào dd NaOH (dư) thì được 1,75V lít khí. Thành phần phần trăm theo khối lượng của Na trong X là (biết các thể tích khí đo trong cùng điều kiện).

A. 39,87%.    B. 29,87%.    C. 49,87%.    D. 77,93%.

Hướng dẫn giải:

Na + H₂O → NaOH + 1/2H₂

Zn + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂

⇒ x/2 + x/2 = 1 ⇔ x = 1

Ta tính số mol do Zn sinh ra là = 1,75 – 1/2 = 1,25 mol

Zn + NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂

1,25 mol <———- ——— ——- 1,25 mol

% m_Zn = ( 1,25.65 ) / (1,25.65 + 1.23) x 100% = 77,93%

Đáp án D

Bài 5. Phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Nhôm và kẽm là kim loại lưỡng tính.

B. Zn(OH)2 là bazơ lưỡng tính.

C. Kẽm có thể tan trong dung dịch kiềm đun nóng, giải phóng H2.

D. ZnO là oxit trung tính.

Hướng dẫn giải:

Kẽm có thể tan trong dung dịch kiềm đun nóng, giải phóng H2.

Đáp án C.

Bài 6: Cho 0,4g NaOH hòa tan vào nước được dung dịch X. Lượng dung dịch X trên phản ứng vừa đủ với lượng kẽm có số mol là

A. 0,1 mol.

B. 1 mol.

C. 0,01 mol.

D. 0,005 mol.

Hướng dẫn giải:

2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2

n NaOH = 0,4/ 40 = 0,01 mol

n Zn = 1/2. n NaOH = 1/2. 0,01 = 0,005

Đáp án đúng là D.

Bài 7. Cho hỗn hợp Z gồm Fe(NO3)2 và ZnO vào dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được dd X. Cho dung dịch NaOH loãng (dư) vào X thu được kết tủa đó là

A. Fe(OH)3 và Zn(OH)2.

B. Fe(OH)2.

C. Fe(OH)2 và Zn(OH)2.

D. Fe(OH)3.

Hướng dẫn giải:

3Fe2+ + 4H+ + NO3- → 3Fe3+ + NO + 2H2O

ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 ↓

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2 ↓

Zn(OH)2 ↓ + 2OH- → ZnO22- + 2H2O

Sau phản ứng chỉ thu được kết tủa là Fe(OH)3

Đáp án: D

Bài 8. Thực hiện thí nghiệm sau cho ZnO tác dụng với dung dịch NaOH. Hiện tượng xảy ra của phản ứng là

A. ZnO không tan, xuất hiện bọt khí

B. Không thấy xuất hiện, hiện tượng gì

C. ZnO tan dần

D. Dung dịch có màu trong suốt

Đáp án: C