Bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat

Video 1: Giới thiệu về axitsunfuric

1.1.1. Tính chất vật lí

• Chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi.
• Tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt.
• Cách pha loãng axit sunfuric đặc: Rót từ từ axit đặc vào nước dọc theo đũa thủy tinh và khuấy đều. Tuyệt đối không làm ngược lại.

Hình 1: Cách pha loãng axit sunfuric

• H₂SO₄ đặc khi tan vào nước sẽ tạo ra một lượng nhiệt rất lớn. Nếu đổ ngược lại sẽ làm nước sôi đột ngột kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Nếu bắn vào quần áo sẽ làm cháy quần áo, bắn vào da sẽ gây bỏng axit.

1.1.2. Tính chất hoá  học

Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng

• Quỳ tím hoá đỏ
• Tác dụng với kim loại đứng trước Hà muối + H₂

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

• Tác dụng với bazơ và oxit bazơ → Muối + nước

Na₂O + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

• Tác dụng với muối của axit yếu hơn

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

Tính chất của axit sunfuric đặc

Tính oxi hoá mạnh

a. Tác dụng với kim loại

• H₂SO_{4 đặc, nóng} oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt)

M + H₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + {SO₂, S, H₂S } + H₂O

(n là hóa trị cao nhất của kim loại)

• Ví dụ:

2H₂SO₄ + Cu  → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

6H₂SO_4đ,n+2Fe → Fe₂(SO₄)₃  + 3SO₂ + 6H₂O

Video 2: Thí nghiệm so sánh Cu khi phản ứng với H₂SO₄ đặc và loãng

• Chú ý: Al,Cr, Fe thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc nguội.

Thụ động hóa nghĩa là kim loại sau khi nhúng vào dung dịch H2SO4 đặc nguội, lấy ra thì không còn khả năng phản ứng với axit loãng , dung dịch muối mà bình thường nó có phản ứng.

b. Tác dụng với phi kim có tính khử

• H₂SO_{4 đặc, nóng} tác dụng được với các phi kim có tính khử tạo hợp chất của phi kim có số oxi hóa cao nhất (trừ S) như C,P, …

2H₂SO₄  + C  → CO₂ + 2SO₂  + 2H₂O

2H2SO4  + S  →  3SO2  + 2H2O

Video 3: Phản ứng giữa bột lưu huỳnh và axit sunfuric đặc

c. Tác dụng với hợp chất

• H₂SO_{4 đặc, nóng} còn tác dụng được với các hợp chất có tính khử như H₂S, FeO, KBr, HI, …

3H₂SO₄   + H₂S →   4SO₂  + 4H₂O

2H2SO4 + KBr → Br₂ + SO₂ + 2H₂O + K₂SO₄

Tính háo nước

• H₂SO_4đặc lấy nước từ các hợp chất hữu cơ làm hoá than các hợp chất gluxit ví dụ glucozơ, saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ.

C_n(H₂O)_m      nC   + mH₂O

(gluxit)

• Phản ứng của axit sunfuric với đường:

Video 4: Axit sunfuric tác dụng với đường

Phương trình: C₁₂H₂₂O₁₁  12C + 11H₂O

Một phần Cacbon bị H₂SO₄ đặc oxi hóa thành khí CO₂ cùng SO₂ bay lên làm sủi bọt, đẩy Cacbon trào ra ngoài cốc. 

C + 2H₂SO₄ → 2CO₂ + SO₂ + 2H₂O

• GV có thể làm thí nghiệm dùng đũa thuỷ tinh chấm H₂SO_{4 đặc} viết lên tờ giấy (nét chữ sẽ hoá đen) hoặc viết bằng dung dịch H₂SO_{4 loãng} rồi hơ tờ giấy lên ngọn lửa đèn cồn cho học sinh quan sát.

1.1.3. Ứng dụng

Hình 2: Ứng dụng của axit sunfuric

1.1.4. Sản xuất axit sunfuric

• Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc.
• Phương pháp gồm 3 công đoạn chính.

Hình 3: Công đoạn sản xuất axit sunfuric

Sản xuất SO₂

• Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS₂...
• Đốt cháy lưu huỳnh:  S + O₂  SO₂
• Đốt quặng pirit sắt:  4FeS₂ + 11O₂  2SO₂ + 8Fe₂O₃

Sản xuất SO₃

Oxi hóa SO₂ bằng khí Oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 - 500^oC, chất xúc tác là V₂O₅ (vanadi pentoxit)

SO₂ + O₂  SO₃

Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄

• Người ta hấp thụ SO₃ bằng phương pháp ngược dòng. Trong tháp hấp thụ, cho khí SO₃ đi từ dưới lên, H₂SO₄ tưới từ trên xuống để tạo được diện tích tiếp xúc tối đa, hiệu suất hấp thụ đạt cao nhất.

• Chú ý: không dùng H₂O để hấp thụ SO₃ vì phản ứng xảy ra rất mãnh liệt, H₂SO₄ thu được ở dạng hơi nên rất khó vận chuyển.

nSO₃ + H₂SO₄ → H₂SO₄.n SO₃

                              oleum

H₂SO₄.n SO₃ + nH₂O → (n+1) H₂SO₄

Hình 4: Sơ đồ sản xuất axit sunfuric

1.2.1. Muối sunfat

• Muối trung hòa chứa gốc SO₄^2-: Na₂SO₄, CaSO₄, … ( hầu hết đều tan trừ BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄ không tan và CaSO₄, Ag₂SO₄ ít tan.
• Muối axit chứa gốc HSO₄^-: NaHSO₄, Ca(HSO₄)₂, …  (các muối axit đều tan)

1.2.2. Nhận biết muối sunfat

• Thuốc thử: dd muối của kim loại Ba, dd Ba(OH)₂.
• Hiện tượng: có kết tủa trắng, không tan trong axit BaSO₄
• Ví dụ: Na₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + 2NaOH

Video 5: Nhận biết muối sunfat

Bài 1:

Trên một đĩa cân, đặt một cốc đựng H₂SO₄ đặc và trên đĩa cân còn lại đặt một cốc nước sao cho cân ở vị trí cân bằng. Hỏi sau một thời gian cân còn ở vị trí cân bằng hay không? Vì sao?

Hướng dẫn:

H₂SO₄ đặc có khả năng hút nước từ không khí nên làm cho cốc axit nặng hơn, cân lệch khỏi vị trí cân bằng.

Bài 2:

Hòa tan hỗn hợp gồm Al, Fe và Cu bằng dung dịch H₂SO₄ loãng thu được dung dịch X, Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung kết tủa Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn.

Hướng dẫn:

Hòa tan bằng H₂SO₄ ⇒ Cu không tác dụng.
Cho tác dụng NaOH dư chỉ còn lại kết tủa của Fe.
Nung hidoxit của Fe trong không khí ⇒ thu được Fe₂O₃. 

Bài 3:

Một dung dịch chứa a mol H₂SO₄ hòa tan hết b mol Fe thu được khí A và 42,8 g muối khan. Cho a : b = 6 : 2,5. Giá trị của a, b lần lượt là:

Hướng dẫn:

Bảo toàn khối lượng: Giả sử tạo x mol Fe³⁺ và y mol Fe²⁺
⇒ x + y = b
Bảo toàn e: \(n_e = 3x+2y=2n_{SO_2};\ n_{SO_4\ muoi} = \frac{1}{2}(3n_{{Fe}^{2+}} + 2n_{{Fe}^{2+}}) = n_{SO_2}\)
\(\Rightarrow n_{H_2SO_4} = n_{SO_2} + n_{SO_4\ muoi} = 3x + 2y = a \Rightarrow n_{SO_4 \ muoi} = 0,5a\)
⇒ bảo toàn khối lượng: \(m_{Fe} + m_{SO_4\ muoi} = 42,8 = 56b + 96 \times 0,5a\)
Lại có: a : b = 6 : 2,5
⇒ a = 0,6; b = 0,25

Bài 4:

Một loại oleum có công thức H₂SO₄.nSO₃. Lấy 33,8 g oleum nói trên pha thành 100ml dung dịch A. Để trung hoà 25 ml dung dịch A cần dùng vừa đủ 100ml dung dịch NaOH 2M. Giá trị của n là: 

Hướng dẫn:

\(n_{H_2SO_4}=\frac{1}{2} n_{NaOH} = 0,1 \Rightarrow n_{H_2SO_4}\) tạo thành = 0,4
\(H_2SO_4.nSO_3+nH_2O \rightarrow (n+1)H_2SO_4\)
\(\Rightarrow n_{oleum} = \frac{0,4}{(n+1)} \Rightarrow 98+80n = \frac{33,8(n+1)}{0,4} \Rightarrow n=3\)

Sau bài học cần nắm:

• Tính chất vật lí của H2SO4. Cách pha loãng axit H2SO4 đặc.
• Dung dịch H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất của một axit. Axit H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh.
• H2SO4 loãng là axit mạnh (đổi màu chất chỉ thị, tác dụng với kim loại, bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn…).
• H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh gây ra bởi gốc SO42- trong đó S có số oxi hóa cao nhất +6.

Bài kiểm tra Trắc nghiệm Axit sunfuric - Muối sunfat có phương pháp và lời giải chi tiết giúp các em luyện tập và hiểu bài.

• Câu 1:

  Đầu thế kỉ 19 người ta sản xuất natri sunfat bằng cách cho axit sunfuric đặc tác dụng với muối ăn. Khi đó xung quanh các nhà máy sản xuất bằng cách này, dụng cụ của thợ thủ công rất nhanh hỏng và cây cối bị chết rất nhiều. Người ta đã cố gắng cho khí thải thoát ra bằng những ống khói cao tới 300m nhưng tác hại của khí thải vẫn tiếp diễn, đặc biệt là khí hậu ẩm. Hãy cho biết khí thải đó có chứa thành phần chủ yếu là chất nào trong các chất sau?

  • A. HCl
  • B. Cl₂
  • C. H₂SO₄
  • D. SO₂

• Câu 2:

  Để pha loãng dung dịch H2SO4 đặc trong phòng thí nghiệm, người ta tiến hành theo cách nào dưới đây?

  • A. Cho từ từ nước vào axit và khuấy đều
  • B. Cho từ từ axit vào nước và khuấy đều
  • C. Cho nhanh nước vào axit và khuấy đều
  • D. Cho nhanh axit vào nước và khuấy đều

• Câu 3:

  Sản xuất H₂SO₄ trong công nghiệp, người ta cho khí SO₃ hấp thụ vào:

  • A. H₂O 
  • B. dung dịch H₂SO₄ loãng
  • C. H₂SO₄ đặc để tạo oleum
  • D. H₂O₂

• Câu 4:

  Nhóm kim loại nào sau đây thụ động trong H₂SO₄ đặc, nguội?

  • A. Zn, Al,Au      
  • B. Zn, Fe ,Mg  
  • C. Cr,Al, Fe         
  • D. Al, Mg ,Fe

• Câu 5:

  Phương trình hóa học nào sau đây viết đúng

  • A. 2Fe   +  3H₂SO₄ loãng → Fe₂(SO₄)₃   + 3H₂↑
  • B. 2Fe   +  6H₂SO₄ loãng → Fe₂(SO₄)₃   +  3SO₂↑  +  6H₂O
  • C. 2Fe   +  6H₂SO₄ đặc, nóng →  Fe₂(SO₄)₃   +  3SO₂↑  +  6H₂O
  • D. 2Fe   +  6H₂SO₄ đặc, nguội → Fe₂(SO₄)₃   +  3SO₂↑  +  6H₂O

Câu 3- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể hệ thống lại nội dung bài học thông qua phần hướng dẫn Giải bài tập Axit sunfuric - Muối sunfat.

Bài tập 7 trang 187 SGK Hóa học 10 nâng cao

Bài tập 33.14 trang 75 SBT Hóa học 10

Bài tập 8 trang 187 SGK Hóa học 10 nâng cao

Bài tập 33.15 trang 75 SBT Hóa học 10

Bài tập 9 trang 187 SGK Hóa học 10 nâng cao

Bài tập 33.16 trang 75 SBT Hóa học 10

Bài tập 10 trang 187 SGK Hóa học 10 nâng cao

Bài tập 33.17 trang 76 SBT Hóa học 10

Bài tập 33.18 trang 76 SBT Hóa học 10

Bài tập 33.19 trang 76 SBT Hóa học 10

Bài tập 33.20 trang 76 SBT Hóa học 10

Bài tập 33.21 trang 76 SBT Hóa học 10

Trong quá trình học tập nếu có bất kì thắc mắc gì, các em hãy để lại lời nhắn ở mục Hỏi đáp để cùng cộng đồng Hóa Chúng tôi thảo luận và trả lời nhé.