5. Bài 8. Sulfuric acid và muối sulfate

CH tr 48 MĐ

Sulfuric acid là hoá chất quan trọng hàng đầu trong công nghiệp, được sử dụng cả ở dạng dung dịch loãng và dạng dung dịch đặc dựa trên những tính chất khác biệt. Vậy, dung dịch sulfuric acid loãng và dung dịch sulfuric acid đặc có những tính chất quan trọng nào? Cần lưu ý điều gì khi bảo quản và sử dụng acid này để đảm bảo an toàn?

Phương pháp giải:

– Tính chất của sulfuric acid loãng: tính acid mạnh.

– Tính chất của sulfuric acid đặc: tính acid mạnh, tính oxi hóa, tính háo nước.

– Cách sử dụng sulfuric acid để đảm bảo an toàn:

Sulfuric acid gây bỏng khi rơi vào da, do vậy cần tuân thủ các nguyên tắc:

(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.

(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.

(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.

(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.

(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.

Lời giải chi tiết:

– Tính chất của sulfuric acid loãng:

Dung dịch sulfuric acid loãng có đầy đủ tính chất của một acid mạnh:

+ Đổi màu quỳ tím thành đỏ.

+ Tác dụng với kim loại hoạt động trong dãy hoạt động hoá học.

+ Tác dụng với basic oxide và base.

+ Tác dụng với nhiều muối.

– Tính chất của sulfuric acid đặc: Ngoài tính acid, dung dịch sulfuric acid đặc còn có tính oxi hoá và tính háo nước.

– Cách bảo quản sulfuric acid:

+ Sulfuric acid được bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt ở vị trí chắc chắn.

+ Đặt chai, lọ đựng dung dịch sulfuric acid đặc tránh xa các lọ chứa chất dễ gây cháy, nổ như chlorate, perchlorate, permanganate, dichromate.

– Cách sử dụng sulfuric acid để đảm bảo an toàn:

Sulfuric acid gây bỏng khi rơi vào da, do vậy cần tuân thủ các nguyên tắc:

(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.

(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.

(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.

(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.

(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.

CH tr 48 CH

a) Dựa vào cấu tạo, cho biết phân tử sulfuric acid có khả năng cho bao nhiêu proton khi đóng vai trò là acid.

b) Dựa vào tương tác giữa các phân tử, hãy dự đoán sulfuric acid là chất lỏng dễ bay hơi hay khó bay hơi.

Phương pháp giải:

a) Phân tử sulfuric acid có khả năng cho 2 proton khi đóng vai trò là acid.

b) Dự đoán: sulfuric acid là chất lỏng, khó bay hơi.

Lời giải chi tiết:

a) Công thức cấu tạo của sulfuric acid:

Như vậy, phân tử sulfuric acid có khả năng cho 2 proton khi đóng vai trò là acid.

b) Với cấu tạo gồm các nguyên tử hydrogen linh động và các nguyên tử oxygen có độ âm điện lớn, giữa các phân tử sulfuric acid hình thành nhiều liên kết hydrogen:

Dự đoán sulfuric acid là chất lỏng, khó bay hơi.

CH tr 50 CH

a) Nêu các lưu ý bắt buộc để đảm bảo an toàn khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.

b) Hãy cho biết ý nghĩa của kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3.

Phương pháp giải:

 a) Các lưu ý bắt buộc để đảm bảo an toàn khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc:

(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.

(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.

(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.

(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.

(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.

b) Kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3 có ý nghĩa đây là hoá chất ăn mòn.

CH tr 50 HĐ

1. Em hãy cho biết các tính chất hóa học cơ bản của một acid.

2. Viết phương trình hóa học minh họa tính acid của dung dịch H₂SO₄ loãng với kim loại Fe, bột MgO, dung dịch Na₂CO₃, dung dịch BaCl₂.

Lời giải chi tiết:

1. Các tính chất hoá học cơ bản của một acid:

+ Đổi màu quỳ tím thành đỏ.

+ Tác dụng với kim loại hoạt động trong dãy hoạt động hoá học.

+ Tác dụng với basic oxide và base.

+ Tác dụng với nhiều muối.

2. Các phương trình hoá học minh hoạ:

H₂SO_{4 (loãng)} + Fe → FeSO₄ + H₂

H₂SO₄ + MgO → MgSO₄ + H₂O

H₂SO₄ + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl.

CH tr 51 TN

Đồng (copper) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc, nóng.

Chuẩn bị: đồng lá hoặc phoi bào, dung dịch sulfuric acid 70%; ống nghiệm, kẹp gỗ, đèn cồn, bông tẩm dung dịch NaOH loãng.

Tiến hành:

– Cho vài lá đồng đã cắt nhỏ vào ống nghiệm, thêm tiếp khoảng 3 mL dung dịch H₂SO₄ 70%, dùng bông đã tẩm dung dịch NaOH loãng nút miệng ống nghiệm.

– Hơ nóng đều phần ống nghiệm chứa dung dịch trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đun tập trung vào đáy ống nghiệm.

Lưu ý: Dung dịch sulfuric acid đặc rơi vào da sẽ gây bỏng nặng, cần cẩn thận khi sử dụng.

Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hoá học của phản ứng và xác định chất oxi hoá, chất khử.

2. Nhận xét về khả năng phản ứng của dung dịch sulfuric acid đặc, nóng với copper.

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

CH tr 51 TN

Dung dịch sulfuric acid đặc tác dụng với đường mía

Chuẩn bị: đường mía (C₁₂H₂₂O₁₁), dung dịch sulfuric acid đặc; cốc thuỷ tinh loại 100 mL.

Tiến hành:

– Lấy khoảng 10 g đường mía cho vào cốc.

– Nhỏ đều trên bề mặt đường mía khoảng 2 mL dung dịch sulfuric acid đặc.

Lưu ý: Dung dịch sulfuric acid đặc rơi vào da sẽ gây bỏng nặng, cần cẩn thận khi sử dụng.

Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:

1. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.

2. Dự đoán hiện tượng khi cho dung dịch sulfuric acid đặc tiếp xúc với các carbohydrate khác như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo).

Phương pháp giải:

1. Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra:

C₁₂H₂₂O₁₁  → 12C + 11H₂O

C + 2H₂SO_{4 (đặc)} → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O.

2. Dự đoán: Dung dịch sulfuric acid đặc khiến các hợp chất carbohydrate như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo) hoá đen (hiện tượng than hoá).

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng: Đường mía dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt đẩy C trào ra ngoài cốc.

1. Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra:

C₁₂H₂₂O₁₁ → 12C + 11H₂O

C + 2H₂SO_{4 (đặc)} → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O.

2. Dự đoán: Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng lấy nước từ các hợp chất carbohydrate như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo) và khiến chúng hoá đen (hiện tượng than hoá).

CH tr 52 CH

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng khi cho lần lượt các chất rắn sodium chloride (NaCl), sodium bromide (NaBr) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc.

b) Chỉ ra vai trò của sulfuric acid trong mỗi phản ứng đó.

Phương pháp giải:

a) Phương trình hoá học của phản ứng:

NaCl + H₂SO_{4 (đặc)} → NaHSO₄ + HCl     (1)

2NaBr + 3H₂SO₄ → 2NaHSO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O         (2)

b) Phản ứng (1) H₂SO₄ đặc đóng vai trò là acid.

Phản ứng (2) H₂SO₄ đặc đóng vai trò là chất oxi hoá.

Lời giải chi tiết:

a) Phương trình hoá học của phản ứng:

NaCl + H₂SO_{4 (đặc)} → NaHSO₄ + HCl     (1)

2NaBr + 3H₂SO₄ → 2NaHSO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O         (2)

b) Phản ứng (1) không có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố, H₂SO₄ đặc đóng vai trò là acid.

Phản ứng (2) số oxi hoá của sulfur giảm từ +6 xuống +4, sulfuric acid đóng vai trò là chất oxi hoá.

CH tr 52 HĐ

Sưu tầm tài liệu và trình bày về các ứng dụng của sulfuric acid trong các ngành sản xuất và đời sống. Vì sao sulfuric acid là hóa chất có tầm quan trọng bậc nhất?

Phương pháp giải:

Mỗi năm cả thế giới cần đến hàng trăm triệu tấn sulfuric acid. Trong đó, gần 50% lượng acid được dùng để sản xuất phân bón như ammonium sulfate, calcium dihydrogenphosphate (Ca(H₂PO₄)₂), … Acid này còn được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, sơn, phẩm màu, thuốc trừ sâu, giấy, chế hoá dầu mỏ,…

Sulfuric acid là một hoá chất công nghiệp rất quan trọng, sản lượng sulfuric acid của mỗi quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó vì thế sulfuric acid là hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất.

CH tr 52 CH

Dung dịch sulfuric acid đặc được sử dụng để sản xuất phosphoric acid và phân bón superphosphate từ quặng phosphorita và apatite. Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng giữa dung dịch sulfuric acid đặc với Ca₃(PO₄)₂ trong hai quặng trên.

Phương pháp giải:

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO_{4 (đặc)} → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_{4 (đặc)} → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄.

Lời giải chi tiết:

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO_{4 (đặc)} → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO_{4 (đặc)} → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄.

CH tr 53 HĐ

Tìm hiểu thêm và trình bày về các ứng dụng của muối sulfate mà em biết.

Lời giải chi tiết:

Ammonium sulfate ((NH₄)₂SO₄) ở dạng tinh thể màu trắng, chủ yếu được dùng làm phân bón cung cấp đạm cho đất.

Magnesium sulfate (MgSO₄) ở dạng tinh thể màu trắng, chủ yếu được sử dụng làm phân bón. Muối này còn được sử dụng làm thuốc để cung cấp magnesium cho cơ thể, giúp giảm các cơn đau cơ, giảm hiện tượng chuột rút. Mỗi phân tử magnesium sulfate có thể kết hợp với 7 phân tử nước để tạo MgSO₄.7H₂O. Vì vậy, magnesium sulfate còn được sử dụng làm chất hút ẩm, chất hút mồ hôi tay của các vận động viên thể dục dụng cụ.

Barium sulfate (BaSO₄) ở dạng tinh thể màu trắng, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sơn, mực in, nhựa, lớp phủ, men, thuỷ tinh, khai thác khoáng sản, sản xuất các loại giấy trắng chất lượng cao. Trong y tế, barium sulfate là thành phần chính của thuốc cản quang trong kĩ thuật X-quang.

CH tr 53 HĐ

Thí nghiệm: Nhận biết ion SO­₄^2- bằng ion Ba²⁺

Chuẩn bị: dung dịch Na₂SO₄, dung dịch BaCl₂; ống nghiệm, kẹp gỗ.

Tiến hành:

– Lấy khoảng 1 mL dung dịch Na₂SO₄ cho vào ống nghiệm.

– Nhỏ vài giọt dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm, lắc nhẹ.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu:

1. Viết phương trình hoá học dạng phân tử và ion rút gọn.

2. Dự đoán hiện tượng khi nhỏ dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm đựng dung dịch H₂SO₄ loãng.

Phương pháp giải:

1. Phương trình hoá học dạng phân tử:

 Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2NaCl

Phương trình hoá học dạng ion rút gọn:

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

2. Xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate (BaSO₄) trong dung dịch.

Lời giải chi tiết:

Xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate (BaSO₄) trong dung dịch.

1. Phương trình hoá học dạng phân tử:

 Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2NaCl

Phương trình hoá học dạng ion rút gọn:

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

2. Xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate (BaSO₄) trong dung dịch.

CH tr 54 CH

Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt các cặp dung dịch sau:

a) BaCl₂ và NaCl.

b) H₂SO₄ loãng và HCl.

Phương pháp giải:

a) Thuốc thử: H­₂SO₄ loãng.

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng ⇒ dung dịch BaCl₂.

Dung dịch còn lại là NaCl.

b) Thuốc thử: BaCl₂.

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng ⇒ dung dịch H₂SO₄.

Dung dịch còn lại là HCl.

Lời giải chi tiết:

a) Phương pháp phân biệt:

– Trích mẫu thử: Lấy ở mỗi lọ một lượng nhỏ ra ống nghiệm rồi đánh số thứ tự để nhận biết.

– Lấy dung dịch H₂SO₄ loãng cho vào mỗi ống nghiệm trên: 

Xuất hiện kết tủa trắng ⇒ Nhận biết được BaCl₂, ống nghiệm còn lại là NaCl.

b)

– Trích mẫu thử: Lấy ở mỗi lọ một lượng nhỏ ra ống nghiệm rồi đánh số thứ tự để nhận biết.

– Lấy dung dịch BaCl₂ cho vào mỗi ống nghiệm trên: 

Xuất hiện kết tủa trắng ⇒ Nhận biết được H₂SO₄ 

Ống nghiệm còn lại là HCl.

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết Sulfuric acid và muối sulfate – Hóa học 11 – Kết nối tri thức