Tính háo nước của axit sunfuric đặc

Câu hỏi: Tính háo nước của axit sunfuric đặc

Lời giải: 

     - 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.

Cùng Top lời giải tìm hiểu về tính háo nước của axit sunfuric đặc nhé!

Lý thuyết và Phương pháp giải

1/ Axit H₂SO₄ có tính axit mạnh (tương tự như HCl)

      +) Tác dụng với kim loại tạo thành muối sunfat và H₂

2M + nH₂SO₄ → M2(SO₄)_n + nH₂ ↑

(M đứng trước H₂, n là số oxi hóa thấp nhất của kim loại)

      +) Tác dụng với oxit bazơ, bazơ tạo thành muối và H₂O

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O

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

Fe(OH)₂ + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + 2H₂O

      +) Tác dụng với muối tọa thành muối mới và axit mới

BaCl₂ +H₂SO₄→ BaSO₄ ↓+ 2HCl

FeS + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂S↑

2/ Axit H₂SO₄ đặc có tính oxi hóa mạnh

   + Với kim loại:

(m là hóa trị cao nhất của M; Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc, nguội)

   + Với phi kim

S + 2H₂SO_4đặc → 3SO₂↑ + 2H₂O

2P + 2H₂SO_4đặc → H₃PO₄ + SO₂↑ + H₂O

C +H₂SO_4 đặc → CO₂↑ + SO₂↑ + H₂O

Với hợp chất có tính khử

      +) Các hợp chất Fe²⁺ → Fe³⁺

      +) Các hợp chất S^-1, S^-2 → S⁺⁴

Phản ứng:

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ ↑+ 10H₂O

2Fe(OH)₂ + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ ↑+ 6H₂O

2FeS₂ + 14H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ ↑+ 14H₂O

3/ Cách tính nhanh số mol anion SO^42- tạo muối và số mol H₂SO₄ tham gia phản ứng trong phản ứng oxi – hóa khử

     - Không phụ thuộc vào bản chất và số lượng các kim loại, ta luôn có các bán phản ứng khử:

(a là số electron mà S+6nhận vào để tạo ra sản phẩm khử X)

nH₂SO₄ phản ứng phản ứng = 2nSO₂ + 4ns + 5nH₂S

(Hai biểu thức trên chỉ áp dụng nếu hỗn hợp ban đầu là các kim loại)

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Chia 75,2 gam hỗn hợp X gồm Fe_xO_y và Fe thành hại phần bằng nhau. Hòa tan phần 1 trong V ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) thu được 1,12 lít H₂ (đktc). Phần 2 cho tác dụng với dung địch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thấy có 3,36 lít khí SO₂ (đktc) thoát ra.

a) Xác định công thức oxit sắt.

b) Tính giá tri của V.

Hướng dẫn:

     - Xác định công thức oxit sắt

      +) Phần 1: Tác dụng với HCl:

Phản ứng:

Fe_xO_y + 2_yHCl → xFeCl2_y/x + yH₂O

                                                  (mol) a      2a

    Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

                                                        (mol) b       2b                  b

     - Ta có : nH₂ = b = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)

      +) Phần 2: Tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng

     - Ta có:

⇒ (3x – 2y)a + 0,15 =0,3 ⇒ (3x – 2y)a=0,15 (1)

     - Mặt khác:

⇒ Công thức của oxit sắt là Fe₃O₄

⇒ n_HCl = 2ya + 2b = 2(4 × 0,15 + 0,15) = 1,5 (mol) ⇒ V_{dd HCl}=1500 ml

Ví dụ 2: Hòa tan hết 30 gam hỗn hợp gồm một số kim loại trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thấy thoát ra 0,15 mol SO₂; 0,1 mol S và 0,05 mol H₂S.

a)Tính số mol H₂SO₄ đã phản ứng.

b) Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng

Hướng dẫn:

a) Ta có: n_{H2SO4 phản ứng} = 2n_SO2+4n_s+5n_H2S= 2×0,15 + 4×0,1 + 5×0,05=0,95 (mol)

b)

⇒ m_muối = m_{kim loại} + m_{SO42-tạo muối} =30 + 0,65 ×96=92,4 (gam)

Ví dụ 3: Để 11,2 gam bột sắt ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thu được dung dịch Y và khí SO₂ thoát ra (giả sử SO₂ là sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng muối khan thu được trong dung dịch Y.

Hướng dẫn:

     - Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

 ⇒ mmuối =400×0,1=40 (gam)

Ví dụ 4. Hòa tan hết 49,6 gam hỗn hợp X gồm FeCO₃ và FeS trong 24 gam dung dịch H₂SO₄ 98% đun nóng, thu được dung dịch có khôi lượng giảm m gam và 36,96 lít (đktc) hỗn hợp khí CO₂ và SO₂. Tính số mol axit còn dư và giá trị của m.

Hướng dẫn:

Ta có: 

Phản ứng:

     2FeCO₃ + 4 H₂SO₄ → Fe2(SO₄)₃ + SO₂ ↑ + 2CO₂ ↑+ 4H₂O

                              (mol) x            4x                    0,5x          x

    2FeS + 10H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂ ↑+ 10H₂O

                                        (mol) y      5yx                                4,5y

     - Theo đề bài, ta có hệ phương trình:

⇒ n_H2SO4 dư = 2,4 – (4×0,2 + 5 ×0,3) =0,5 (mol)

     - Vậy: m = 64 ×(0,5 × 0,2 + 4,5 × 0,3)+ 44 × 0,2 - 49,2 = 52 (gam)

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Trộn 200 ml dung dịch NaOH 1M với 150ml dung dich H₂SO₄ 1M. Hỏi sau khi phản ứng kết thúc khôi lượng muối thu được là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Ta có: n_NaOH = 0,2 × 1 = 0,2(mol); n_H2SO4 = 0,15 mol

Phản ứng: 

NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O

                                               (mol) 0,15 ← 0,15 →     0,15

    NaOH + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

                                                   (mol) 0,05 → 0,05

⇒ n_NaHSO4 dư = 0,15 – 0,05 = 0,1 (mol)

⇒ m_muối = m_NaHSO4 + m_NaSO4 = 120 × 0,1 + 142 × 0,05=19,1(gam)

Câu 2. Cho 80 gam SO₃ vào một cốc nước sau đó thêm nước vào đến vạch 0,5 lít thì dừng (gọi là dung dịch A).

a, Tính nồng độ mol/l của dung dịch A.

b, Cho 20 ml dung dịch A vào dung dịch BaCl₄ dư. Hãy tính khối lượng kết tủa thu được.

c, Để trung hòa 20ml dung dịch KOH thì cần 10ml dung dịch A. Tính nồng độ mol/l của dung dịch KOH.

Câu 3. Hòa tan 0,4 gam SO₃ vào a gam dung dịch H₂SO₄ 10% thu được dung dịch H₂SO₄ 12,25%.

a) Tính a

b) Thêm 10 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,5 M vào dung dịch thu được ở trên lọc kết tủa thêm tiếp 50 ml dung dịch NaOH 0,8 M vào nước lọc rồi cho bay hơi thu được 6,44 gam chất rắn X. Xác định công thức của X.

Hướng dẫn

a. Khi hòa tan SO₃ vào dung dịch xảy ra phản ứng: 

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

     - Khối lượng của H₂SO₄

     - Số mol Ba(OH)₂ là x= 0,01.0,5 = 0,005 mol;

     - Số mol NaOH là z = 0,05.0,8 = 0,04 mol.

     - Khi thêm các dung dịch trên ta có phản ứng:

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O (1)

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (2)

     - Theo phương trình phản ứng (1) và (2) x + z/2 = 0,025 = y

⇒H₂SO₄ phản ứng hoàn toàn, lọc bỏ kết tủa BaSO₄ thì trong dung dịch chỉ còn Na₂SO₄ với số mol là: 0,02 mol.

Cho bay hơi dung dịch thu được Na₂SO₄.n_H2O (X).

     - Vậy MX = 6,44/0,02 = 322g

     - MX = (2.23 + 96 + 18n) = 322 → n = 10

     - Vậy X là Na₂SO₄.10H₂O