Na + H2O → NaOH + H2: Phương trình hóa học Na H2O và bài tập liên quan

Na + H₂O → NaOH + H₂ là một phương trình hóa học quen thuộc trong chương trình học phổ thông. Phản ứng giữa Na H2O sẽ tạo ra bazơ và khí H2 bay lên. Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về phản ứng hóa học này và các bài tập vận dụng nhé.

Phương trình hóa học Na + H₂O

Phương trình phản ứng hóa học khi cho Na tác dụng với H₂O như sau:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Điều kiện xảy ra phản ứng Na và H₂O

Phản ứng giữa Natri và nước không cần điều kiện phản ứng.

Cách thực hiện phản ứng Na và H₂O

Bạn lấy mẫu natri cho vào nước cất thì phản ứng sẽ xảy ra

Na H2O phản ứng xảy ra hiện tượng gì?

Khi cho Na vào nước, Na sẽ nóng chảy thành giọt tròn màu trắng chuyển động nhanh bên trên mặt nước. Mẫu Na sẽ tan dần cho đến hết. Khí bay ra là H₂. Phản ứng này tạo ra nhiều nhiệt nên bạn cần chú ý khi thực hiện làm thí nghiệm phản ứng này.

Làm bay hơi dung dịch thu được thì sẽ thu được chất rắn màu trắng là NaOH (Natri Hidroxit).

Các tính chất hóa học của Na

Na là một kim loại kiềm có tính khử mạnh. Do đó, Natri có các tính chất hóa học như sau:

Na phản ứng với phi kim

Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim.

Ví dụ: Khi Na cháy trong khí oxi khô sẽ tạo ra natri peoxit Na₂O₂. Lưu ý: Trong hợp chất peoxit thì oxi sẽ có số oxi hóa là -1:

Tác dụng với O₂

Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2

2Na + O₂ → Na₂O₂

Na trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra natri oxit Na2O

4Na + O₂ → 2Na₂O

Na tác dụng với khí Clo

2Na + Cl₂ → 2NaCl

Na phản ứng với halogen, lưu huỳnh

Khi có mặt hơi ẩm ở nhiệt độ cao, các kim loại kiềm bốc cháy trong khí Clo. Phản ứng Với brom lỏng, K, Rb, Cs tạo nổ mạnh, Li và Na chỉ tương tác trên bề mặt. 

Các kim loại kiềm phản ứng với iot khi đun nóng. Khi nghiền bột lưu huỳnh với lưu huỳnh sẽ gây phản ứng nổ.

Na tác dụng với axit

Các kim loại kiềm như Na đều có thể khử dễ dàng ion H+ có trong dung dịch axit (H2SO4 loãng, HCl) thành khí H2. Phản ứng này gây nổ nguy hiểm.

2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑

Dạng tổng quát của phản ứng của kim loại kiềm đẩy H+ ra khỏi dung dịch axit:

2M + 2H+ → 2M+ + H₂↑

Na tác dụng với nước H₂O

Kim loại kiềm khử được nước dễ dàng và giải phóng ra khí hidro:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

Dạng tổng quát của phản ứng:

2M + 2H₂O → 2MOH (dd) + H₂↑

Do các tính chất hóa học nêu trên, các kim loại kiềm như Na sẽ được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hỏa.

Bài tập vận dụng liên quan đến phản ứng Na H₂O

Câu 1. Khi điều chế Na, người ta điện phân nóng chảy NaCl với anot được làm bằng:

A. Thép

B. Magie.

C. Than chì.

D. Nhôm.

Đáp án C

Câu 2. Cho 3,36g hỗn hợp gồm K và một kim loại kiềm A vào nước thấy thoát ra 1,792l khí H₂ ở điều kiện tiêu chuẩn. Tỉ lệ phần trăm về khối lượng của A trong hỗn hợp ban đầu là:

1. 18,75 %.
2. 10,09%.
3. 13,13%.
4. 55,33%.

Đáp án A

Gọi công thức chung của 2 kim loại kiềm là M

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra: 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂

Số mol của H₂ thu được là: nH₂ = 1.792/22.4 = 0.08 mol

Số mol của M là: nM = 2nH₂ = 0,16 mol => khối lượng mol của M là: M = 3,36/0,16 = 21

Ta có: Li (7) < M = 21 <  K (39)

Gọi số mol của K và Li lần lượt là x và y (mol)

Ta có các phương trình toán học như sau:

39x + 7y = 3,36

x + y = 0,16

Giải 2 phương trình trên ta có x =0,07 (mol) và y=0,09 (mol)

Khối lượng của Li trong hỗn hợp là: mLi = 0,09 x 7 = 0.63g

Tỷ lệ phần trăm của kim loại kiềm A trong hỗn hợp là:  %A = 0.63 : 3,36 x 100% = 18,75%

Câu 3. Cho các phát biểu về ứng dụng của kim loại kiềm như sau :

(1) Kim loại kiềm dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp,

(2) Kim loại kiềm dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt kim loại.

(3) Kim loại kiềm dùng để làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.

(4) Kim loại kiềm dùng để làm điện cực trong pin điện hóa

(5) Kim loại kiềm dùng để gia công các chi tiết chịu mài mòn trong máy bay, tên lửa, ô tô

Số lượng phát biểu đúng là:

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Đáp án C – 3 phát biểu đúng

Các phát biểu đúng là:

(1) Kim loại kiềm dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp,

(2) Kim loại kiềm dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt kim loại.

(3) Kim loại kiềm dùng để làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.

Câu 4. Tìm phát biểu sai khi nói về 2 muối NaHCO3 và Na2CO3?

A. 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.

B. 2 muối đều bị thủy phân tạo môi trường kiềm yếu.

C. 2 muối đều tác dụng với axit mạnh giải phóng khí CO2.

D. 2 muối đều có thể tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo kết tủa.

Đáp án A – Phát biểu A sai vì muối Na₂CO₃ không bị nhiệt phân

Câu 5. Cho các chất sau: Na₂O, Na, NaCl, NaHCO₃ và Na₂CO₃ Số chất có thể trực tiếp tạo ra NaOH từ một phản ứng là:

A. 2

B. 3

C. 4.

D. 5.

Đáp án D

Các chất có thể tạo ra NaOH từ 1 phản ứng đó là: Na₂O; NaCl; Na₂CO₃, NaHCO₃, Na

Na + H₂O  → NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → NaOH

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ → 2NaOH + BaCO₃↓

NaHCO₃ + Ba(OH)₂ → BaCO₃↓ + NaOH + H₂O

Như vậy, cả 5 chất đều có thể điều chế trực tiếp ra NaOH bằng một phản ứng hóa học.

Câu 6: Cho một mẩu nhỏ natri lên một tờ giấy thấm gấp thành dạng thuyền. Đặt chiếc thuyền giấy này lên một chậu nước có nhỏ sẵn vài giọt phenolphtalein thì hiện tượng gì có thể xảy ra:

(1). Chiếc thuyền chạy vòng quanh chậu nước.

(2) Nước chuyển màu hồng.

(3) Thuyền bốc cháy.

(4) Mẩu natri nóng chảy.

Trong các dự đoán trên, số dự đoán đúng là:

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Đáp án D

Câu 7. Trong nhóm kim loại kiềm thổ thì phát biểu nào sau đây đúng?

A. Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử tăng

B. Tính khử của kim loại giảm khi bán kính nguyên tử tăng

C. Tính khử của kim loại không đổi khi bán kính nguyên tử giảm

D. Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử giảm

Đáp án A: Tính khử của kim loại tăng khi bán kính nguyên tử tăng

Câu 8. Để điều chế kim loại Na, người ta thực hiện phản ứng nào sau đây?

A. Cho dung dịch NaOH tác dụng với dung dịch HCl.

B. Điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH .

C. Điện phân dung dịch NaOH.

D. Cho dung dịch NaOH tác dụng với H₂O.

Đáp án B: Điện phân nóng chảy NaCl hoặc NaOH .

Câu 9. Có 2 lít dung dịch NaCl 0,5M. Lượng kim loại và thể tích khí thu được (đktc) từ dung dịch trên sau khi điều chế với hiệu suất 90% là:

A. 10,35 gam và 5,04 lít

B. 20,7 gam và 10,08 lít

C. 27,0 gam và 18,00 lít

D. 31,05 gam và 15,12 lít

Đáp án B

Số mol của NaCl là: nNaCl = 1 (mol)

Phương trình hóa học là:

2NaCl → 2Na + Cl₂

1             1        0.5

Khi điều chế với hiệu suất 90% thì sẽ thu được:

Khối lượng Na thu được là: mNa= 1 x 23 x 90/100 = 20.7 (g)

Thể tích khí Cl2 thu được là: VCl2 = 0.5 x 22.4 x 90/100 = 10.08 (l)

Câu 10. Khi cho Na vào dung dịch CuSO₄ thì hiện tượng nào xảy ra?

A. Ban đầu có xuất hiện kết tủa xanh, sau đó kết tủa tan dần, dung dịch trong suốt.

B. Ban đầu có sủi bọt khí, sau đó xuất hiện kết tủa xanh.

C. Ban đầu có sủi bọt khí, sau đó có tạo kết tủa xanh, rồi kết tủa tan ra, dung dịch trong suốt.

D. Chỉ có sủi bọt khí.

Đáp án B

Ban đầu, Na sẽ tác dụng với nước trước tạo NaOH và sủi bọt khí, sau đó có kết tủa xanh và không tan

Câu 11: Cho mẩu Na vào nước thì thu được 4,48 lít khí ở đktc. Khối lượng Na là bao nhiêu?

A. 9,2 gam.

B. 8,7 gam.

C. 5,7 gam.

D. 7,6 gam.

Lời giải: 

Phương trình hóa học: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ (1)

Số mol khí thu được là: nH₂ = 4.48/22.4 = 0,2 mol

Theo phương trình phản ứng Na H₂O số (1) ta có:

nNa = 2nH₂ = 2 x 0.2 = 0.4 (mol)

Khối lượng của Na là: mNa = 0,4 x 23 = 9,2 gam

Đáp án A

Câu 12: Cho 1,24g hỗn hợp kim loại gồm Na và K tác dụng hết với nước. Sau phản ứng thu được dung dịch chứa 1,92g hỗn hợp NaOH và KOH. Thể tích khí H₂ thu được ở đktc là:

Phương trình hóa học:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂

Gọi số mol của Na trong hỗn hợp là x (mol), số mol của K trong hỗn hợp là y (mol)

Từ phương trình hóa học ta có: 

nNaOH = nNa = x (mol)

nKOH = nK = y (mol)

Từ đó ta có các phương trình như sau:

23x + 39y = 1.24

40x + 56y = 1.92

Giải 2 phương trình trên ta được x = 0.02 (mol) và y = 0.02 (mol).

=> nH₂ = x/2 + y/2 = 0.02 (mol)

Vậy thể tích khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn là: VH₂ = 0.02 x 22.4 = 0.448 (l)

Câu 13. Đốt cháy hoàn toàn 6g hỗn hợp A gồm Al và Cu cần vừa đủ 2,912 lít hỗn hợp khí gồm kO₂ và Cl₂ thu được 13,28 gam chất rắn. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp A là?

A. 30%

B. 36 %

C. 64%

D. 70%

Đáp án B

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

=> mO₂ + mCl₂ = mChất rắn – mKL = 13,28 – 6 = 7,28 gam

Tổng số mol của chất khí là: nO₂ + nCl₂ = 2,912 : 22,4 = 0,13 (mol)

Gọi số mol O₂, Cl₂ lần lượt là x, y, ta có hệ phương trình:

x + y =0,13

32x + 71y = 7,28

=> x = 0,05 (mol); y = 0,08 (mo;)

Gọi số mol Al, Cu trong hỗn hợp lần lượt là a, b

Áp dụng định luật bảo toàn electron: Tổng lượng electron nhường của kim loại bằng tổng lượng e nhận của phi kim (O₂, Cl₂), ta có:

a + 2b = 4.nO₂ + 2.nCl₂

3a + 2b = 4.0,05 + 2.0,08 = 0,36 (I)

Khối lượng của 2 kim loại bằng 3 gam

27x + 64y = 6 (II)

Từ phương trình (I) và (II) => a = 0,08 ; b = 0,06

Tỉ lệ phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp là: %Al = (0,08 x 27) : 6 x 100% = 36%

Trên đây là các thông tin chi tiết về phản ứng hóa học Na + H₂O và một số bài tập liên quan giúp các em hiểu rõ hơn về phản ứng này. Mong rằng bài viết sẽ giúp các em có được nhiều kiến thức bổ ích.