BÀI 8. SULFURIC ACID VÀ MUỐI SULFATE

MỞ ĐẦU

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?

Giải nhanh:

- Sulfuric acid loãng: đổi màu quỳ tím thành đỏ, tác dụng với kim loại, basic oxide và base, muối.

- Sulfuric acid đặc: ngoài tính acid còn có tính oxi hoá và tính háo nước.

- Cách bảo quản: bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt ở vị trí chắc chắn.

- Cách sử dụng: sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm, cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận, không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.

I. SULFURIC ACID

Câu hỏi 1: 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.

Giải nhanh:

a) Có khả năng cho 2 proton.

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

Câu hỏi 2: 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.

Giải nhanh:

a) Các lưu ý:

(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, còn thừa thì phải thu hồi vào lọ đựng.

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

b) Ý nghĩa: đây là hoá chất ăn mòn.

Hoạt động: 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.

Giải nhanh:

1. Làm đổi màu giấy chỉ thị màu, tác dụng với base, basic oxide, kim loại và muối

2. PTHH: Fe + H₂SO₄ FeSO₄ + H₂

MgO + H₂SO₄ MgSO₄ + H₂O

Na₂CO₃ + H₂SO₄ Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ BaSO₄ + 2H₂O

Thí nghiệm: 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.

Giải nhanh:

1. PTHH: Cu + H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + H₂O

Cu là chất khử và H₂SO₄ là chất oxi hóa.

2. Nhận xét: có tính oxi hóa mạnh.

Thí nghiệm: 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).

Giải nhanh:

Hiện tượng: đường chóng hóa đen, thể tích khối rắn tăng rất nhanh và thoát khí mùi hắc.

1. PTHH: C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ → 12C + H₂SO₄.11H₂O

C + 2H₂SO₄ → 12CO₂↑ + 2SO₂↑ + 2H₂O

2. Dự đoán: có khả năng lấy nước từ các hợp chất carbohydrate và khiến chúng hoá đen. 

Câu hỏi 3: 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.

Giải nhanh:

a) PTHH: NaCl + H₂SO4 → NaHSO₄ + HCl (1)

2NaBr + 2H₂SO4 → Br₂ + SO₂ + 2H₂O + Na₂SO₄ (2)

b) Vai trò trong phản ứng (1) là tính acid và phản ứng (2) là tính oxi hóa.

Câu hỏi 4: Dung dịch sulfuric acid đặc được sử dụng để sản xuất phosphoric acid và phân bón superphosphate từ quặng phosphorite và apatite. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng giữa dung dịch sulfuric acid đặc với Ca₃(PO₄)₂ trong hai quặng trên

Giải nhanh:

PTHH: Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ 3CaSO₄ + 2H₃PO₄

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ 2CaSO₄ + Ca(H₂PO₄)₂

Hoạt động: 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 hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất?

Giải nhanh:

- 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. Ngoài ra còn dụng để sản xuất chất tẩy rửa, sơn, phẩm màu, thuốc trừ sâu, giấy, chế hoá dầu mỏ,…

- Vì 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.

II. MUỐI SULFATE

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

Giải nhanh:

Hoạt động: Thí nghiệm: Nhận biết Ion SO₄2− 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 hóa 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.

Giải nhanh:

1. PT phân tử: BaCl₂ + Na₂SO₄ ⟶ BaSO₄ + 2NaCl

PT ion rút gọn: Ba²⁺ + SO42- ⟶ BaSO₄

2. Dự đoán: xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate.

PTHH: H₂SO₄ + BaCl₂ ⟶ BaSO₄ + 2HCl

Câu hỏi 5: Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các cặp dung dịch sau:

a) BaCl₂ và NaCl

b) H₂SO₄ loãng và HCl

Giải nhanh:

a) Phân biệt dung dịch BaCl₂ và NaCl bằng thuốc thử chứa ion sulfate như Na₂SO₄ hoặc H₂SO₄ 

b) Phân biệt dung dịch H₂SO₄ loãng và HCl loãng bằng dung dịch BaCl₂

a) Dùng H₂SO₄; Na₂SO₄ thì BaCl₂ xuất hiện kết tủa trắng còn NaCl thì không có hiện tượng gì.

b) Dùng BaCl₂; Ba(NO₃)₂ thì H₂SO₄ xuất hiện kết tủa trắng còn HCl thì không có hiện tượng gì.