CHƯƠNG 2. NITROGEN VÀ SULFUR

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?

Đáp án:

Tính chất:

• Sulfuric acid là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gấp 2 lần nước.

• H2SO4 loãng có tính chất chung của một acid

• H2SO4 đặc bên cạnh tính chất của một acid, còn có tính oxi hóa mạnh

Ứng dụng: S dùng trong nhiều ngành sản xuất. Hàng năm, sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4, sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, ....

1. SULFURIC ACID

Bài 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

Đáp án:

Sulfuric acid là chất lỏng sánh như dầu, không màu

Tan vô hạn trong nước và tỏa rất nhiều nhiệt.

Do khối lượng riêng của nó nặng gần gấp hai lần nước nên sulfuric acid không bay hơi

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

Đáp án:

Phân tử H2SO4 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

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

Đáp án:

1. a) Hiện tượng: Có kết tủa trắng

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

1. b) Hiện tượng: sủi bọt khí 

H2SO4 + Na2CO3 → H2O + Na2SO4 + CO2↑ 

Bài 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

Đáp án:

Quá trình

+ khử: S+6 + 2e → S+4

+ oxi hoá: Cu0 → Cu+2 + 2e

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

Đáp án:

Hiện tượng: Đường chuyển từ màu trắng sang màu đen. Sau đó, chất rắn màu đen dâng cao lên miệng cốc kèm theo khí. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

Giải thích:

Dung dịch H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, hút nước trong phân tử đường, tạo sản phẩm carbon màu đen.

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

Sau đó một phần Carbon sinh ra phản ứng lại với dung dịch H2SO4 tạo thành chất khí CO2, SO2 gây sủi bọt trong cốc, làm carbon dâng lên khỏi miệng cốc.

Phương trình hoá học của phản ứng:

C + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O

Bài 6: 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  

Đáp án:

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

C + 2H2SO4 → 2SO2 + CO2 + 2H2O

Bài 7: Quan sát hình 7.5 Mô tả cách pha loãng sulfuric acid. Giải thích 

Đáp án:

Rót từ từ axit vào nước, khuấy nhẹ và không làm ngược lại. Khi sulfuric acid gặp nước thì lập tức sẽ có phản ứng và sẽ tỏa ra một nhiệt lượng lớn. Nếu cho nước vào acid, nước sôi mãnh liệt và bắn tung tóe kèm các hạt acid gây nguy hiểm. 

Bài 8: Hãy nêu nguyên tắc chung trong việc xử lý sơ bộ bỏng acid 

Đáp án:

Nguyên tắc chung trong việc xử lý sơ bộ bỏng acid: giảm diện tích bị bỏng, pha loãng nhanh nồng độ acid. Các bước sơ cứu

1. nhanh chóng cởi bỏ quần áo dính acid

2. rửa bằng nước sạch sau khoảng 20 phút

3. di chuyển người bệnh đến cơ sở y tế gần nhất 

Bài 9: Hãy giải thích vì sao ở giai đoạn tạo ra SO3 người ta phải chọn điều kiện phản ứng ở nhiệt độ cao 450oC – 500oC

Đáp án:

Do phản ứng có ΔrHo298 < 0 --> phản ứng toả nhiệt

Nhưng nếu hạ nhiệt độ quá thấp thì sự chuyển động của các phân tử khí giảm --> thực tế người ta phải chọn điều kiện phản ứng ở nhiệt độ cao 450oC – 500oC và có chất xúc tác

Bài 10: Hãy cho biết giai đoạn nào trong quá trình sản xuất H2SO4 là có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường. Giải thích. 

Đáp án:

Ở giai đoạn 2  khi hiệu suất chuyển hoá SO2 thành SO3  không thể đạt 100%. Khi đó lượng SO2 không chuyển hoá thải vào khí quyển sẽ gây ô nhiễm môi trường. 

2. MUỐI SULFATE 

Bài 1: Nêu ứng dụng trong đời sống sản xuất một số muối sulfate mà em biết 

Đáp án:

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

MgSO4: sử dụng sản xuất muối tắm, làm dịu cơ bắp khi sưng của con người, bổ sung Mg cho tôm động vật thủy sinh khác,...

(NH4)2SO4 là thành phần của thuốc trừ sâu hòa tan, diệt nấm; phân bón 

Bài 2: Quan sát hình 7.6, trình bày cách nhận biết ion SO42 - , nêu hiện tượng xảy ra, viết phương trình hóa học 

Đáp án:

Ta sử dụng các dung dịch muối của barium (Ba2+), ví dụ như BaCl2, Ba(NO3)2… hoặc Barium hydroxide Ba(OH)2. 

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng không tan trong nước và acid mạnh.

Tổng quát: SO42- + Ba2+ → BaSO4(↓ trắng)

Một số phương trình hóa học minh họa:

Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4(↓ trắng) + 2NaCl

H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4(↓ trắng) + 2H2O

BÀI TẬP

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

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

Đáp án:

Đáp án: D 

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

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

Đáp án:

Đáp án: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.

Đáp án:

Các khí có thể được làm khô bằng sulfuric acid đặc là: H2, CO2, SO2, O2 vì các khí nào không tác dụng 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.

Đáp án:

Cho H2SO4 vào 3 ống nghiệm có đánh số thứ tự. Nhỏ từ từ các chất cần phân biệt vào một ống nghiệm tương ứng, nếu:

- Chất nào có khí thoát ra là K2CO3

K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2↑ + H2O

- Chất nào xuất hiện kết tủa màu trắng là Ba(NO3)2

Ba(NO3)2 + H2SO4 → 2HNO3 + BaSO4↓

- Chất không có hiện tượng gì là 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

Đáp án:

A: H2SO4

 B:NaOH 

C: H2O 

D:HCl

PTHH: BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4↓