Hoá học 10 Bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat

Video 1: Giới thiệu về axitsunfuric

a. 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.

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.

b. 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

- 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.

- Tác dụng với phi kim có tính khử

H₂SO₄ 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

- 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.

c. Ứng dụng

d. Sản xuất axit sunfuric

- Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc.

- Phương pháp gồm 3 công đoạn chính.

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

a. 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)

b. 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: Cách pha loãng H₂SO₄ đặc an toàn là :

A. Rót nhanh axit vào nước và khuấy đều.

B. Rót nhanh nước vào axit và khuấy đều.

C. Rót từ từ nước vào axit và khuấy đều.

D. Rót từ từ axit vào nước và khuấy đều.

Hướng dẫn giải

Cách pha loãng H₂SO₄ đặc an toàn là tót từ từ axit vào nước, khuấy đều và không làm ngược lại

Đáp án D

Bài 2: Cho bột Fe vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng cho đến khi Fe không còn tan được nữa. Sản phẩm thu được trong dung dịch sau phản ứng là 

A. FeSO₄.

B. Fe₂(SO₄)₃.

C. FeSO₄ và Fe.

D. FeSO₄ và Fe₂(SO₄)₃.

Hướng dẫn giải

Sau phản ứng Fe còn dư chưa tan hết

→ Muối sinh ra là FeSO₄

Đáp án A.

Bài 3: Cho sơ đồ phản ứng:

H₂SO₄ đặc, nóng + Fe → Fe₂(SO₄)₃ + H₂O + SO₂

Số phân tử H₂SO₄ bị khử và số phân tử H₂SO₄ trong PTHH của phản ứng trên là:

A. 6 và 3

B. 3 và 6

C. 6 và 6

D. 3 và 3.

Hướng dẫn giải

Ta có cân bằng phương trình:

6H₂SO₄ đặc, nóng + Fe → Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

→ Số phân tử H₂SO₄ bị khử là 3, và số phân tử H₂SO₄ có trong phương trình là 6

Đáp án B

Bài 1: Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 10% thu được 2,24 lít khí H₂ (ở đktc).

Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là?

Khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp.

A. 101,48g     

B. 101,68g

C. 97,80g       

D. 88,20g

Hướng dẫn giải

Gọi số mol của Al, Zn lần lượt là a, b mol

Tổng khối lượng kim loại bằng 3,68 gam

→ 27a + 65b = 3,68 (I)

Ta có phương trình hóa học:

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

a            3/2 a                          3/2a

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

b           b                         b

nH₂ = 2,24 : 22,4 = 0,1 mol

nH₂SO₄ = nH₂ = 0,1 mol

→ m H₂SO₄ = 0,1.98 = 9,8 gam

m dd H₂SO₄ = m ct : C% = 9,8 : 10% = 98

Áp dung định luật bảo toàn khối lượng

→ mKL + m dd H₂SO₄ = m dd lúc sau + mH₂

→ m dd lúc sau = 3,68 + 98 – 0,1 * 2 = 101,48 gam

→ 3/2 a + b = 0,1 (II)

Từ (I) và (II) → a = 0,04 mol ; b = 0,04 mol

mAl = 0,04.27 = 1,08 gam

mZn = 0,04.65 = 2,6 gam

Bài 2: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃  (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃) cần dùng vừa đủ V lít dung dịch H₂SO₄ 0,5M loãng. Giá trị của V là:

A. 0,23.  

B. 0,18.

C. 0,08.   

D. 0,16.

Hướng dẫn giải

Theo đề bài n FeO = n Fe₂O₃

→ Coi như hỗn hợp trên chỉ gồm có Fe₃O₄

nFe₃O₄ = 2,32 : 232 = 0,01 mol

Ta có phương trình:

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

0,01           0,04

→ nH₂SO₄ = 0,04 mol

V H₂SO₄ = n : C_M = 0,04 : 0,5 = 0,2M

Bài 1: Cho 12,8 gam Cu tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng dư, khí sinh ra cho vào 200 ml dung dịch NaOH 2M. Hỏi muối nào được tạo thành và khối lượng là bao nhiêu gam ?

A. Na₂SO₃ và 24,2 gam.   

B. Na₂SO₃ và 25,2 gam.  

C. NaHSO₃ 15 gam và Na₂SO₃ 26,2 gam.       

D. Na₂SO₃  và23,2 gam.

Hướng dẫn giải

n Cu = 12,8 : 64 = 0,2 mol

Ta có phương trình phản ứng:

Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O (I)

Từ (I) → nSO₂ = nCu = 0,2 (mol)

n NaOH = 0,2.2 = 0,4 mol

Xét T = n OH/ n SO₂ = 0,4 : 0,2 = 2

→ Muối Na₂SO₃ được tạo thành.

Ta có phương trình:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

0,2                           0,2

→ Khối lượng muối tạo thành sau phản ứng là:

0,2.106 = 21,2 gam

Bài 2: Khi cho 9,6 gam Mg tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đậm đặc, thấy có 49 gam H₂SO₄ tham gia phản ứng, tạo muối MgSO₄, H₂O và sản phẩm khử  X. X là:

A. SO₂.                         

B. S.

C. H₂S.                     

D. SO₂, H₂S.

Hướng dẫn giải

n Mg = 9,6 : 24 = 0,4 mol

Ta có:

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + sản phẩm khử + H₂O

n H₂SO₄ phản ứng = 49 : 98 = 0,5 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố lưu huỳnh:

n H₂SO₄ = n MgSO₄ + n S có trong sản phẩm khử

→ nS có trong sản phẩm khử = 0,5 – 0,4 = 0,1 mol

Ta có quá trình nhường nhận e như sau:

Mg → Mg⁺² + 2e

0,4                 0,8

S⁺⁶ + xe → X

        0,8    0,1

→ x = 0,8 : 0,1 = 8

→ 1 mol S⁺⁶ khi nhận về 8 mol e để sinh ra H₂S.

Khí sinh ra là khí H₂S

Đáp án C.

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe₂O₃, MgO, ZnO trong 500 ml axit H₂SO₄ 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng cô cạn dung dịch hỗn hợp muối sunfat khan thu được có khối lượng là?

Câu 2: Cho hỗn hợp gồm 1 mol chất X và 1 mol chất Y tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ đăc, nóng (dư) tạo ra 1 mol khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất). Hai chất X, Y là?

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 5,5 gam hỗn hợp gồm Al và Fe vào lượng dư dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 4,48 lít H₂ (đktc). Thành phần phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp đầu là?

Câu 4: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được 6,72 lít khí (đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư dung dịch H₂SO₄ (đặc, nguội), thu được 6,72 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là?

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng 1 lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 1,344 lít khí hidro (đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là?

Câu 1: Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng?

A. Al, Mg, Cu

B. Fe, Mg, Ag

C. Al, Fe, Mg

D. Al, Fe, Cu

Câu 2: Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nguội?

A. Al, Fe, Au, Mg

B. Zn, Pt, Au, Mg

C. Al, Fe, Zn, Mg

D. Al, Fe, Au, Pt

Câu 3: Cho phương trình hóa học:

aAl + bH₂SO₄ → cAl₂(SO₄)₃ + dSO₂ + e H₂O

Tỉ lệ a:b là

A. 1:1    

B. 2:3    

C. 1:3    

D. 1:2

Câu 4: Trong điều kiện thích hợp, có thể xảy ra các phản ứng sau:

H₂SO₄ + C → 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

H₂SO₄ + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

4H₂SO₄ +2FeO → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

6H₂SO₄ + 2Fe → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Trong các phản ứng trên, khi dung dịch H₂SO₄ là dung dịch loãng thì phản ứng nào có thể xảy ra?

A. (a)    

B. (c)   

 C. (b)    

D. (d)

Câu 5: Cho 0,015 mol một loại hợp chất oleum vào nước thu được 200ml dung dịch X. Để trung hòa 100 ml dung dịch X cần dùng 200 ml dung dịch NaOH 0,15M. Thành phần phần trăm về khối lượng của nguyên tố lưu huỳnh trong oelum trên là

A. 37,86%     

B. 35,96%

C. 23,97%     

D. 32,655%

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 SO₄^2- trong đó S có số oxi hóa cao nhất +6.