[Hóa học 12] Axit sunfuric là gì? Lý thuyết và giải bài tập

Axit Sunfuric (H2SO4) là loại axit vô cùng quen thuộc trong chương trình hóa học phổ thông. Bài viết dưới đây tổng hợp toàn bộ lý thuyết và bài tập về loại hợp chất quen thuộc này!

Mục Lục

Axit sunfuric là gì?

Axit sunfuric – H2SO4, là một chất lỏng sánh như dầu, không màu, không mùi, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3). Nó là một axit vô cơ mạnh và khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào.

Đặc biệt, hoàn toàn không tìm thấy H2SO4 tinh khiết trên Trái Đất, do áp lực rất lớn giữa axit sunfuric và nước. Ngoài ra, axit sunfuric là thành phần của mưa axit, được tạo thành từ đioxit lưu huỳnh trong nước bị oxi hoá, hay là axit sunfuric bị oxi hoá.

Công thức phân tử: H2SO4

Axit sunfuric có 2 loại: axit sunfuric đặc và axit sunfuric lỏng

Tính chất của axit sunfuric

Tính chất vật lý

H₂SO₄ đặc hay lỏng đều có điểm chung tồn tại dưới dạng chất lỏng, không màu, không mùi và không vị.

H₂SO₄ lỏng có đặc tính là khó bay hơi và tan vô hạn trong nước. Còn H₂SO₄đặc nổi bật với khả năng hút nước rất mạnh và tỏa nhiều nhiệt. Vì vậy, không nên cho nước vào axit mà chỉ được phép cho axit vào nước. Để đánh trường hợp bị bỏng xảy ra khi nước tác dụng với axit. Và H₂SO₄ còn có thể pha loãng ra để trở thành H₂SO₄lỏng.

Bạn đang đọc bài viết: [Hóa học 9] Axit sunfuric là gì? Trọn bộ lý thuyết và cách giải bài tập

Tính chất hóa học

1. Axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng)

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

a) Axit sunfuric loãng làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

b) Axit sunfuric lãng tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) → muối sunfat (trong đó kim loại có hóa trị thấp) + H2↑

– PTPƯ: H2SO4 loãng + Kim loại → Muối + H2↑

Ví dụ: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑

* Lưu ý:

nH2 = nH2SO4
mmuối = mkim loại + mH2SO4 – mH2 = mkim loại + 96nH2

c) Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ → muối (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + H2O

– PTPƯ: H2SO4 loãng + Oxit bazo → Muối + H2O

Ví dụ: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O

* Lưu ý:

nH2SO4 = nH2O = nO (trong oxit)
mmuối = moxit + mH2SO4 – mH2O = moxit + 98nH2SO4 – 18nH2O = moxit + 80nH2SO4 = moxit + 80n(O trong oxit)

d) Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ → muối + H2O

– PTPƯ: H2SO4 loãng + Bazo → Muối + H2O

Ví dụ: H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

– Phản ứng của H2SO4 với Ba(OH)2 hoặc bazơ kết tủa chỉ tạo thành muối sunfat.

Ví dụ: Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4↓ + 2H2O

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O

e) Axit sunfuric loãng tác dụng với muối → muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + axit mới

– PTPƯ: H2SO4 loãng + Muối → Muối mới + Axit mới

Ví dụ: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2

H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2

* Lưu ý: Thường dùng phương pháp tăng giảm khối lượng khi giải bài tập về phản ứng của axit sunfuric với muối.

2. Axit sunfuric đặc (H2SO4 đặc)

* Số oxi hóa của mà lưu huỳnh (S) có thể có là: -2 ; 0 ; +4 ; +6. 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.

a) Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

– Thí nghiệm: Cho mảnh Cu vào ống nghiệm chứa H2SO4 đặc

– Hiện tượng: dung dịch chuyển sang màu xanh và khí bay ra có mùi sốc.

– Phương trình hóa học:

2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

– H2SO4 đặc, nóng tác dụng với các kim loại khác

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

5H2SO4 + 4Zn → 4ZnSO4 + H2S↑ + 4H2O

* Lưu ý:

– Trong các bài tập vận dụng, kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc thường gặp nhất là tạo khí SO2, khi giải thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố:

ne = nkim loại.(hóa trị)kim loại = 2nSO2
nH2SO4 phản ứng = 2nSO2
mmuối = mkim loại + 96nSO2

– H2SO4 đặc nguội thụ động (không phản ứng) với Al, Fe và Cr.

– H2SO4 đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) → muối (trong đó kim loại có hóa trị cao) + H2O + SO2↑ (S, H2S).

– Sản phẩm khử của S+6 tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại: kim loại có tính khử càng mạnh thì S+6 bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp.

b) Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim → oxit phi kim + H2O + SO2↑

– PTPƯ: H2SO4 đặc + Phi kim → Oxit phi kim + H2O + SO2↑

S + 2H2SO4 → 3SO2↑ + 2H2O

C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2O + 2SO2↑

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O

c) Axit sunfuric đặc tác dụng với các chất khử khác

– PTPƯ: H2SO4 đặc + chất khử (FeO, FeSO4) → Muối + H2O + SO2↑

2H2SO4 + 2FeSO4 → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2H2O

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

d) Tính háo nước của axit sunfuric

– Thí nghiệm: Cho H2SO4 đặc vào cốc đựng đường

– Hiện tượng: Đường chuyển sang màu đen và sôi trào

– Phương trình hóa học:

C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4 .11H2O

Xem thêm kiến thức: [Hóa học 9] Trọn bộ lý thuyết và bài tập canxi oxit, lưu huỳnh đioxit

Ứng dụng của axit sunfuric

Trong sản xuất công nghiệp

Mỗi năm có khoảng 160 triệu tấn H2SO4, trong đó nổi bật khi được sử dụng trong các ngành sản xuất luyện kim 2%, phẩm nhuộm 2%, chất dẻo 5%, chất tẩy rửa 14%, giấy, sợi 8%…

Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất kim loại như sản xuất đồng, kẽm và dùng trong làm sạch bề mặt thép và dung dịch tẩy gỉ.
Ngoài ra, axit sunfuric còn được sử dụng để sản xuất nhôm sunfat (ví dụ như phèn làm giấy). Sản xuất các loại muối sunfat, tẩy rửa kim loại trước khi mạ, chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, sản xuất dược phẩm.
Hỗn hợp axit với nước được dùng để làm chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy, axit chì…

Trong phòng thí nghiệm

Điều chế các axít khác yếu hơn: HNO3, HCL

Trong xử lý nước thải

Sản xuất nhôm hidroxit là chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như cải thiện mùi vị của nước, trung hòa pH trong nước, và sử dụng để loại bỏ các ion Mg2+, Ca2+ có trong nước thải.

Trong sản xuất phân bón

Axít sulfuric (60% sản lượng toàn thế giới) chủ yếu được sử dụng là trong sản xuất axít phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân photphate, canxi dihydrogen photphat, amoni photphate, và cũng dùng để sản xuất Amoni sunfat.

Ứng dụng khác của Axit sunfuric

Sản xuất nhôm sunfat, được biết đến như là phèn làm giấy. Nó có thể phản ứng với một lượng nhỏ xà phòng trên các sợi bột giấy nhão để tạo ra cacboxylat nhôm dạng giêlatin, nó giúp làm đông lại các sợi bột giấy thành bề mặt cứng của giấy.

Cách giải các dạng toán liên quan đến axit sunfuric

Trong chương trình Hóa học 9, có các dạng toán liên quan đến axit sunfuric sau đây:

1. Kim loại tác dụng với dd H₂SO₄ loãng

Phương trình phản ứng: xM + yH₂SO₄ -> M_x(SO₄)_y + yH₂

*Nhận xét: – Số mol gốc sunfat = Số mol H₂ và số mol H₂SO₄ = số mol H₂

– Cho m gam hỗn hợp nhiều kim loại hoạt động tan hoàn toàn trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được V lít khí H₂ duy nhất ở đktc. Nếu bài toán cần tính b gam khối lượng muối sunfat thu được thì áp dụng nhanh công thức :

b= m_muối = m_Kl + m _SO42- = m_Kl + 96.n_H2 (1)

2. Kim loại (hoặc hỗn hợp oxit kim loại) phản ứng với axit H₂SO₄

Phản ứng : M + H₂SO₄ -> M_x(SO₄)_y + SO₂, S, H₂S + H₂O

( Al, Fe, Cr không tác dụng với H₂SO₄ đặc nguội)

* Nhận xét : – Số mol H₂SO₄(môi trường)= số mol gốc SO₄^2- trong muối M_x(SO₄)_y=1/2 (số eletron trao đổi x số mol sản phẩm khử).

– Số mol H₂SO₄ ( đóng vai trò chất oxi hoá) = số mol nguyên tử S trong sản phẩm khử.

– Số mol H₂SO₄ tác dụng = số mol H₂SO₄(môi trường) + số mol H₂SO₄ đóng vai trò chất oxi hoá.Cụ thể:

SO₄^2- + 4H⁺+ 2e -> SO₂ + 2H₂O

SO₄^2-+ 8H⁺ + 6e -> S + 4H₂O

SO₄^2-+ 10 H⁺ + 8e -> H₂S + 4H₂O

a. Tìm khối lượng muối:

A + H₂SO_4(đặc) -> A₂(SO₄)_n+ sp khử (S, SO₂, H₂S) + H₂O

m_muối= m_KLp/ư + (6n_S +2n_SO2 + 8n_H2S). 96/2 (1)

b. Tìm số mol axit phản ứng:

A + H₂SO_4(đặc) -> A₂(SO₄)_n+ sp khử (S, SO₂, H₂S) + H₂O

n_H2SO4= 4n_S +2n_SO2 + 5n_H2S (2)

c. Tìm sản phẩm khử:

A A₂(SO₄)_n

B + H₂SO_{4 đặc} -> B₂(SO₄)_m + sp khử S^x (SO₂, S, H₂S )

C C₂(SO₄)_p

Áp dụng định luật bảo toàn eletron ta có:

n.n_A + m.n_B + p.n_C = 8n_H2S + 6n_S + 2.n_SO2 ( 9)

Vậy i_KL= số oxi hoá cao nhất của kim loại , i_spk= (6-x) => i_SO2=2; i_H2S=8; i_S= 6

Do đó:

i_An_A + i_Bn_B + i_cn_C= 8n_H2S + 6n_S + 2.n_SO2 (9)

Tổng kết

Hi vọng thông qua bài viết trên của congthuctoanlyhoa.com, các bạn đã có thể nắm vững được kiến thức lý thuyết cũng như cách giải bài tập liên quan đến axit sunfuric (H2SO4).