BÀI 7: SULFURIC ACID VÀ MUỐI SULFATE

KHỞI ĐỘNG

Sulfuric acid là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất, được mệnh danh là "máu" của các ngành công nghiệp. Sản lượng sulfuric acid  trong một quốc gia là một trong những chỉ số đánh giá sức mạnh công nghiệp hóa chất của quốc gia đó. Sulfuric acid  có tính chất và ứng dụng gì trong đời sống?

Giải nhanh:

- Tính chất vật lí: chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp hai lần nước.

- Tính chất hoá học:

+ Sulfuric acid loãng là một acid mạnh và có tính chất chung của acid.

+ Sulfuric acid đặc có tính oxi hoá mạnh và tính háo nước.

- Ứng dụng: sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu …

1. SULFURIC ACID

Thảo luận 1: Quan sát hình 7.1 nhận xét màu, trạng thái của sulfuric acid  ở điều kiện thường và cho biết tại sao sulfuric acid lại không bay hơi

Giải nhanh:

- Nhận xét: chất lỏng sánh như dầu, không màu

- Do khối lượng riêng của nó nặng gần gấp hai lần nước.

Thảo luận 2: Quan sát hình 7.2 mô tả cấu tạo phân tử của H₂SO₄ 

Giải nhanh:

- Phân tử có 2 liên kết H - O, 2 liên kết S - O, 2 liên kết S = O

- Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hoá trị

Thảo luận 3: Quan sát hình 7.3, nêu hiện tượng và viết phương trình hóa học xảy ra (nếu có)

Giải nhanh:

a) Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng

PTHH: Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → 2H₂O + BaSO₄↓ 

b) Hiện tượng: sủi bọt khí 

PTHH: H₂SO₄ + Na₂CO₃ → H₂O + Na₂SO₄ + CO₂ 

Thảo luận 4: Viết phương viết quá trình oxi hóa và quá trình khử trong phản ứng của dung dịch H₂SO₄ đặc với Cu ở thí nghiệm 1

Giải nhanh:

- Quá trình khử: S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

- Quá trình oxi hoá: Cu⁰ → Cu⁺² + 2e

Thảo luận 5: Giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm 2 

Giải nhanh:

Giải thích:

Dung dịch H₂SO₄ đặc có tính háo nước mạnh, hút nước trong phân tử đường, tạo sản phẩm carbon màu đen. Sau đó một phần C sinh ra tiếp tục phản ứng lại với H₂SO₄ sinh ra khí CO₂, SO₂  làm C dâng lên khỏi miệng cốc.

PTHH: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄(đặc) → 12C + H₂SO₄.11H₂O

C + 2H₂SO₄ đặc → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

Luyện tập: Viết phương trình hóa học khi cho dung dịch H₂SO₄ đặc tác dụng với KBr, C. Cho biết sản phẩm khử duy nhất là SO₂ 

Giải nhanh:

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

C + 2H₂SO₄ → 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

Thảo luận 6: Quan sát hình 7.5 Mô tả cách pha loãng sulfuric acid. Giải thích 

Giải nhanh:

Cho từ từ acid vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thuỷ tinh và không làm ngược lại do sẽ làm nước sôi đột ngột kéo theo những giọt acid bắn ra ngoài gây nguy hiểm.

Thảo luận 7: Hãy nêu nguyên tắc chung trong việc xử lý sơ bộ bỏng acid 

Giải nhanh:

Nguyên tắc: nhanh chóng cởi bỏ quần áo dính acid, sau đó rửa bằng nước sạch sau khoảng 20 phút. Cuối cùng, di chuyển người bệnh đến cơ sở y tế gần nhất.

Thảo luận 8: Hãy giải thích vì sao ở giai đoạn tạo ra SO₃ người ta phải chọn điều kiện phản ứng ở nhiệt độ cao 450^oC – 500^oC

Giải nhanh:

Do phản ứng có ΔrH^o₂₉₈ < 0 nên là phản ứng toả nhiệt nhưng nếu hạ nhiệt độ quá thấp thì sự chuyển động của các phân tử khí giảm.

Vận dụng: Hãy cho biết giai đoạn nào trong quá trình sản xuất H₂SO₄ là có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường. Giải thích.

Giải nhanh:

Giai đoạn 2 không thể đạt 100% nên lượng SO₂ không chuyển hoá thải vào khí quyển sẽ gây ô nhiễm môi trường.

2. MUỐI SULFATE 

Thảo luận 9: Nêu ứng dụng trong đời sống sản xuất một số muối sulfate mà em biết

Giải nhanh:

- CaSO₄: sản xuất vật liệu xây dựng, làm chất phụ gia, làm đông các sản phẩm như đậu hũ,đậu hũ non,...

- BaSO₄: làm chất phụ gia pha màu, công nghiệp pha sơn, cho thủy tinh, cho gốm sứ cách và cao su chất lượng cao.

- (NH₄)₂SO₄: là thành phần của thuốc trừ sâu hòa tan, diệt nấm.

Thảo luận 10: Quan sát hình 7.6, trình bày cách nhận biết ion SO₄^{2 -} , nêu hiện tượng xảy ra, viết phương trình hóa học

Giải nhanh:

- Cách nhận biết: sử dụng các dung dịch muối của barium.

- Hiện tượng: Tạo kết tủa trắng.

- PTHH: SO₄^2- + Ba²⁺ → BaSO_{4(↓ trắng)}

BÀI TẬP

Bài 1: Tính chất nào sau đây không phải tính chất của dung dịch dịch sulfuric acid đặc

A. Tính háo nước                        B. oxi hóa                     C. tính acid          D. tính khử.

Giải nhanh:

Chọn D.

Bài 2: Để nhận biết anion trong có trong K₂SO₄ không thể dùng thuốc thử nào sau đây

A. Ba(OH)₂                  B. BaCl₂            C. Ba(NO₃)₂                    D. MgCl₂

Giải nhanh:

Chọn D.

Bài 3: Dung dịch sulfuric acid đặc được dùng làm khô khí nào trong số các khí sau CO, H₂, CO₂, SO₂, O₂ và NH₃. Giải thích.

Giải nhanh:

Dùng làm khô khí các khí: H₂, CO₂, SO₂, O₂ vì các khí này không tác dụng được với sulfuric acid đặc.

Bài 4: Cho các dung dịch không màu của mỗi chất sau K₂CO₃, Na₂SO₄, Ba(NO₃)₂. Hãy trình bày cách phân biệt các dung dịch đã cho bằng phương pháp hóa học. Viết phương trình hóa học của các chất phản ứng xảy ra.

Giải nhanh:

Cho lần lượt từng dung dịch vào dung dịch H₂SO₄:

- Xuất hiện kết tủa trắng: Ba(NO₃)₂

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ → 2HNO₃ + BaSO₄↓

- Có khí thoát ra: K₂CO₃

K₂CO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + CO₂ + H₂O

- Không có hiện tượng gì: Na₂SO₄

Bài 5:  Có 4 mẫu sau dung dịch NaOH, dung dịch HCl, dung dịch H₂SO₄ và H₂O được kí hiệu bằng các chữ cái A, B, C và D (không theo thứ tự trên). Kết quả của những thí nghiệm nhận biết những mẫu này được ghi trong bảng sau

Hãy cho biết A, B, C và D là kí hiệu của những chất nào. Giải thích và viết phương trình hóa học xảy ra

Giải nhanh:

PTHH: BaCl₂ + H₂SO₄ → 2HCl + BaSO₄↓