Tính chất hóa học của axit sunfuric (H2SO4) đặc và loãng

Câu hỏi: tính chất hóa học của axit sunfuric (H₂SO₄) đặc và loãng

Lời giải:

Axit sunfuric loãng 

     - H₂SO₄loãng là một axit mạnh, có đầy đủ các tính chất hóa học chung của một axit.

     - Axit sunfuric loãng làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

     - Axit sunfuric có khả năng làm quỳ tím hóa đỏ do tính axit mạnh của nó.

     - Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại 

     - Axit sunfuric loãng có khả năng tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại

Axit sunfuric đặc (H₂SO₄ đặc)

     - Trong H₂SO₄ thì S có mức oxi hóa +6 cao nhất nên H₂SO₄ đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh và có tính háo nước.

Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

     - Axit sunfuric tác dụng với kim loại tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như SO₂, H₂S, S.

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết về tính chất hóa học của axit sunfuric (H₂SO₄) đặc nhé!

Giới thiệu chung

     - Axit sunfuric ( hay acid sulfuric) là một axit vô cơ gồm các nguyên tố hóa học hidro oxi và lưu huỳnh, có công thức phân tử là. Công thức cấu tạo là 

     - Axit sunfuric là một chất lỏng không màu, không mùi và sánh lỏng, tan vô hạn trong nước. Nó có khối lượng riêng là 1,84 g/cm³, nhiệt độ nóng chảy là 10°C, nhiệt độ sôi là 338 °C 

     - Axit sunfuric đặc có đặc tính háo nước và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước mà không làm ngược lại, vì H₂SO₄ có thể gây bỏng nặng. 

     - Vì có đặc tính háo nước axit sunfuric còn có khả năng hút nước, làm than hóa các hợp chất hữu cơ.

 Tính chất vật lý của axit sunfuric H₂SO₄

     - Axit sunfuric H₂SO₄ là chất lỏng, sánh như dầu, nặng gấp 2 lần nước, khó bay hơi và tan vô hạn trong nước.

     - Axit sunfuric H₂SO₄ đặc hút nước mạnh và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước. Nếu làm ngược lại sẽ làm nước sôi đột ngột bắn ra ngoài kèm theo các giọt axit làm bỏng da hoặc cháy quần áo.

Điều chế

     - Axít sulfuric được sản xuất trong công nghiệp từ lưu huỳnh, oxi và nước theo phương pháp tiếp xúc; hoặc có thể sản xuất axit sulfuric từ quặng pirit sắt.

     - Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra điôxít lưu huỳnh.

S + O₂ → SO₂

     - Hoặc quặng pirit sắt sẽ bị đốt trong không khí giàu oxi tạo ra SO₂

 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

     - Sau đó nó bị ôxi hóa thành lưu huỳnh trioxit bởi ôxi với sự có mặt của chất xúc tác ôxít vanadi (V₂O₅)

 2SO₂ + O₂ → V₂O₅,450-500^oC 2SO₃

     - Cuối cùng lưu huỳnh trioxit được hòa tan bằng nước.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

     - Ngoài ra, SO₃ cũng bị hấp thụ bởi H₂SO₄ để tạo ra ôleum (H₂SO₄.xSO₃), oleum sau đó được pha loãng tạo thành dung dịch axit.

H₂SO₄ + xSO₃ →  H₂SO₄.xSO₃

     - Ôleum sau đó phản ứng với nước để tạo H₂SO₄ đậm đặc.

H₂SO₄.xSO₃+ xH₂O → _(x+1)H₂SO₄

Tính chất hóa học của axit sunfuric 

1. Axit sunfuric loãng (H₂SO₄ loãng)

     - H₂SO₄ loãng là một axit mạnh, có đầy đủ các tính chất hóa học chung của một axit.

     - Axit sunfuric loãng làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

     - Axit sunfuric có khả năng làm quỳ tím hóa đỏ do tính axit mạnh của nó.

     - Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại 

     - Axit sunfuric loãng có khả năng tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại

K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe₂ + > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg + > Ag > Pt > Au

Ví dụ:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

 Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

2Al + 3H₂SO₄ → Al2(SO₄)₃ + 3H₂

H₂SO₄ + Ba → BaSO₄ + H₂

Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ

2NaOH + H₂SO₄  → Na₂SO₄ + 2H₂O

H₂SO₄  + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + H₂SO₄  → CuSO₄ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄  → BaSO₄ + 2H₂O

Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ

H₂SO₄  + MgO → MgSO₄ + H₂O

H₂SO₄  + CuO → CuSO₄ + H₂O

Axit sunfuric loãng tác dụng với muối 

H₂SO₄  + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + CaCO₃  →CaSO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + BaCl₂  → BaSO₄  +2HCl

2. Axit sunfuric đặc (H₂SO₄ đặc)

     - Trong H₂SO₄ thì S có mức oxi hóa +6 cao nhất nên H₂SO₄ đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh và có tính háo nước.

Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

     - Axit sunfuric tác dụng với kim loại tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như SO₂, H₂S, S.

2Al +H₂SO_{4 đặc nóng}   → Al2(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Cu + H₂SO_{4đặc nóng} → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

2Fe +H₂SO_{4đặc nóng}   → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

3Cr + 4H₂SO_{4đặc nóng}  → 3CrSO₄ + 4H₂O + S

     - Khi giải bài tập về phần axit sunfuric đặc nóng thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố.

*Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội 

Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim

C +2H₂SO_{4đặc nóng} → CO₂ +2SO₂ + 2H₂O

S +2H₂SO_{4đặc nóng} → 3SO₂ + 2H₂O

Axit sunfuric đặc tác dụng với các chất khử khác

H₂SO_{4đặc nóng} + 8HI → H₂S + 4I₂ + 4H₂O

Tính háo nước 

Ứng dụng

Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu, được dùng nhiều trong công nghiệp sản xuất với vai trò là nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác: 

     - Điều chế các axít khác, các loại muối sunfat

     - Tẩy rửa kim loại trước khi mạ, sơn màu

     - Sản xuất tơ sợi hóa học

     - Chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, dược phẩm, chất giặt tẩy rửa tổng hợp

     - Có các loại axít dùng để chế tạo ắc quy

     - Xử lý nước thải, sản xuất phân bón

III. Bài tập về Axit sunfuric H₂SO₄

Bài 1 

a) Axit sunfuric đặc được dùng làm khô những khí ẩm, hãy dẫn ra một thí dụ. Có những khí ẩm không được làm khô bằng axit sunfuric đặc, hãy dẫn ra một thí dụ. Vì sao?

b) Axit sunfric đặc có thể biến nhiều hợp chất hữu cơ thành than được gọi là sự hóa than. Dẫn ra những thí dụ về sự hóa than của glocozơ, saccarozơ.

c) Sự làm khô và sự hóa than khác nhau như thế nào?

Hướng dẫn giải

a) Axit sunfuric đặc được dùng làm khô những khí ẩm. Thí dụ làm khô khí CO₂, không làm khô được khí H₂S, H₂, ...(do có tính khử).

H₂SO_4đặc + H₂  → SO₂ + 2H₂O

H₂SO_4đặc + 3H₂S → 4S + 4H₂O

b) Axit sunfuric đặc có thể biến nhiều hợp chất hữu cơ thành than:

C₆H₁₂O₆ → 6C + 6H₂O

C₁₂H₂₂O₁₁ → 12C + 11H₂O

c) Sự làm khô: chất được làm khô không thay đổi.

     - - Sự hóa than: chất tiếp xúc với H₂SO₄ đặc biến thành chất khác trong đó có cacbon.

 Bài 2 

Có 4 lọ, mỗi lọ đựng một dung dịch không màu: NaCl, HCl, Na₂SO₄, Ba(NO₃)₂. Hãy nhận biết dung dịch đựng trong mỗi lọ bằng phương pháp hóa học. Viết các phương trình hóa học xảy ra, nếu có.

Hướng dẫn giải

     - Cho dung dịch BaCl₂ vào 4 mẫu thử chứa 4 dung dịch trên, dung dịch trong mẫu thửu nào cho kết tủa trắng là Na₂SO₄

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

     - Cho dung dịch AgNO₃ vào 3 mẫu thử còn lại, dung dịch trong mẫu không cho kết tủa là Ba(NO₃)₂, còn 2 mẫu thử còn lại cho kết tủa là HCl và NaCl.

HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

     - Để phân biệt dung dịch HCl và NaCl, cho quỳ tím vào 2 dung dịch, dung dịch chuyển màu quỳ tím sang đỏ là HCl, dung dịch không làm chuyển màu quỳ tím là NaCl.