Natri Hidroxit (NaOH) hay còn gọi là xút ăn da, là một hóa chất đặc biệt quen thuộc trong chương trình hóa hoc vô cơ cấp phổ thông. Bài viết dưới đây tổng hợp toàn bộ lý thuyết và bài tập liên quan đến hợp chất NaOH quen thuộc này.
Lý thuyết Natri Hidroxit (NaOH)
Định nghĩa
Natri hiđroxit hay tên gọi khác là Sodium Hydroxide – Caustic Soda có công thức hóa học NaOH hay thường được gọi là Xút hoặc Xút ăn da.
Natri hiđroxit (NaOH) là một hợp chất vô cơ của natri. Natri hydroxit tạo thành dung dịch Bazơ mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như giấy, luyện nhôm. NAOH cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm, như làm khô các khí hay thuốc thử.
Tính chất vật lý
NaOH có những tính chất vật lý điển hình như sau:
- Trạng thái tồn tại: dung dịch lỏng hoặc tinh thể rắn. Trong đó tinh thể rắn vảy đục không màu được gọi là xút vảy; loại hạt thì gọi là xút hạt.
- Màu sắc: ở trạng thái rắn, NaOH có màu trắng.
- Mùi: Không có mùi
- Có khả năng hút ẩm nhanh, mạnh và tan nhiều trong nước, cồn , etanol, metanol, ete và tan trong glycerin.
- Không tan trong dung dịch ether và các dung môi không phân cực.
- Khi tan trong nước hoặc hấp thụ ẩm sẽ tỏa nhiệt lớn. Điều này có thể dẫn tới một số nguy hiểm nếu người sử dụng tiếp xúc trực tiếp. Dễ gây bỏng rộp cho da, ăn mòn da.
- Hấp thụ tốt khí CO2 trong không khí. Vì thế người ta phải bảo quản loại hóa chất này bằng thùng hoặc lọ có nắp kín.
- Tại nhiệt độ từ 12,3-61,8 ℃ xút ăn da sẽ tạo thành monohydrat.
- Nhiệt độ nóng chảy của NaOH là 65,1℃
Tính chất hóa học
Dung dịch natri hiđroxit có đầy đủ tính chất hóa học của một bazơ tan.
- Làm đổi màu chất chỉ thị: quỳ tím, dung dịch phenolphtalein
+ Đổi màu quỳ tím sang xanh.
+ Đổi màu dung dịch phenolphtalein từ không màu sang màu đỏ.
- Tác dụng với axit:
Dung dịch NaOH tác dụng với axit tạo thành muối và nước.
Ví dụ: NaOH + HCl → NaCl + H2O
- Tác dụng với oxit axit:
Dung dịch NaOH tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nước.
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
- Tác dụng với muối:
Dung dịch NaOH tác dụng với một số muối tạo thành muối mới và bazơ mới.
2NaOH + Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 ↓ + 2NaNO3
Phương pháp điều chế natri hidroxit
Toàn bộ dây chuyền sản xuất xút ăn da (NaOH) dựa trên phản ứng điện phân nước muối.
Việc xử lý điện phân nước muối để sản xuất soda ăn da, clo và hydro được gọi là quá trình điện phân hay Chloralkali. Trong quá trình này dung dịch muối (NaCl) được điện phân thành clo nguyên tố, dung dịch natri hyđroxit, và hiđrô nguyên tố. Nhà máy có thiết bị để sản xuất đồng thời xút và clo thường được gọi là nhà máy xút-clo.
Phản ứng tổng thể để sản xuất xút và clo bằng điện phân là:
- 2 Na+ + 2 H2O + 2 e- → H2 + NaOH
Phản ứng điện phân dung dịch muối ăn trong bình điện phân có màng ngăn:
- NaCl+ 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
Ứng dụng
Natri hidroxit có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống như:
Ứng dụng của NaOH trong công nghiệp sản xuất dược phẩm và hóa chất
Chắc ở đây nhiều bạn đã từng sử dụng Aspirin một loại thuốc giảm đau, hạ sốt phổ biến mà thành phần có chứa gốc Sodium của NaoH là Sodium phenolate.
Ứng dụng với công nghiệp hóa chất khử trùng, tẩy trắng tạo ra các chất tẩy rửa như nước Javen (Sodium Hypochlorite) cho xử lý nước hồ bơi.
Ứng dụng của NaOH trong công nghiệp sản xuất giấy
Để làm giấy theo phương pháp Sulphate và Soda người ta cần phải dùng Xút NaOH để xử lý thô các loại tre, nứa, gỗ…
Ứng dụng của NaOH Sản xuất tơ nhân tạo
Trong bột gỗ thường chứa 2 loại chất có hại (Ligin & Cellulose) gây ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sợi tơ, người ta thường phải dùng NaOH để loại trừ và phân hủy chất này.
Ứng dụng của NaOH trong việc tạo ra chất tẩy giặt
Xút được sử dụng để phân hủy các chất béo có trong dầu mỡ của động thực vật để sản xuất xà phòng.
Ứng dụng của Xút trong chế biến thực phẩm
NaOH được ứng dụng trong khâu loại bỏ axit béo để tinh chế dầu thực vật, động vật trước khi dùng để sản xuất thực phẩm. cũng tương tự như vậy nó được dùng để xử lý các chai lọ, thiết bị.
Ứng dụng của Xút trong công nghiệp dầu khí
Xút dùng để điều chỉnh độ pH cho dung dịch khoan, chẳng hạn như ngoài việc loại bỏ sulphur, chất acid có trong tính chế dầu mỏ…
Ứng dụng của Xút trong công nghiệp dệt và nhuộm màu
Để cho màu vải thêm bóng và nhanh hấp thụ màu sắc người ta thường phải dùng đến NaOH làm chất phân hủy Pectins (một loại sáp khô hình thành trong khâu xử lý vải thô).
Ứng dụng của Xút trong công nghiệp xử lý nước
Xút vảy NaOH có khả năng làm tăng nồng độ pH của nước, rất phổ biến trong xử lý nước hồ bơi.
Lý thuyết Canxi Hidroxit (Ca(OH)2)
Song song với Natri Hidroxit thì còn một bazơ cũng rất quan trọng trong chương trình Hóa học 9, đó là Canxi Hidroxit Ca(OH)2
Định nghĩa
Vôi tôi hay Canxi hidroxit Ca(OH)2 trong điều kiện bình thường nó là chất rắn dạng bột mềm màu trắng với điểm nóng chảy của Ca(OH)2 là khoảng 580oC, chúng không có mùi và rất khó bắt cháy. Bột Canxi hidroxit tan ít trong nước, tan nhiều trong dung dịch hữu cơ và vô cơ như Glycerol, axit nhưng đối với rượu thì lại không thể tan được.
Vôi tôi bao gồm các dạng như:
- Vôi sữa: Đây là dung dịch Ca(OH)2 chưa lọc, có thể chứa vẩn hạt Canxi hidroxit rất mịn trong nước.
- Nước vôi trong: Đây là dung dịch Ca(OH)2 sau khi lọc bỏ cặn rắn sẽ thu được nước Ca(OH)2 trong suốt.
Tính chất vật lý
Canxi hidroxit hay còn gọi là vôi tôi tồn tại ở thể rắn có thể không màu hoặc màu trắng, tan một phần trong nước để tạo thành dung dịch nước vôi trong. Trong tự nhiên nó tồn tại trong một loại khoáng chất là portlandit.
- Nhiệt độ nóng chảy: 580oC (853 K)
- Độ tan trong nước: 0.185 g/ cm3
- Tỷ trọng và pha: 2.211 g/cm3, rắn
Khi đem nung canxi hidroxit tới mức nhiệt 512oC, chúng sẽ bị phân hủy để tạo thành oxit canxi và hơi nước. Thể vẩn của Ca(OH)2 rất mịn, ở trong nước nó màu trắng như sữa, sánh nên được gọi là vôi sữa.
Tính chất hóa học
Dung dịch canxi hidroxit có có tính bazơ mạnh. Mang đầy đủ tính chất của 1 bazơ điển hình:
- Làm thay đổi màu sắc của các chất chỉ thị màu
– Canxi hidroxit khiến giấy quỳ tím chuyển sang màu xanh và làm cho dung dịch phenolphtalein từ không màu chuyển sang màu hồng.
- Ca(OH)2 tác dụng với axit tạo thành muối và nước
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
- Tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nước
3Ca(OH)2 + P2O5 → Ca3(PO4)2↓ + 3H2O
- Riêng trường hợp tác dụng với CO2
– Khi sục từ từ khí CO2 tới dư vào dung dịch Ca(OH)2 thì
+ Ban đầu dung dịch vẩn đục:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
+ Sau đó kết tủa tan dần và dung dịch trong suốt:
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
- Tác dụng với muối tạo thành muối mới và bazơ mới
Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaOH
Điều chế canxi hidroxit
Một số phương pháp chính được sử dụng để điều chế vôi tôi – Canxi hidroxit:
- Hòa tan Canxi vào nước
Ca + H2O → Ca(OH)2
- Sử dụng đất đèn CaC2 (sản xuất trong công nghiệp) trộn lẫn với nước theo tỷ lệ thích hợp. Sản phẩm được tạo ra là Actylen dùng trong hàn các vật liệu kim loại và vôi tôi.
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
- Dùng đá vôi Canxi cacbonat CaCO3 bỏ vào lò nung lên thành vôi sống Canxi oxit CaO
CaCO3 + Q(nhiệt lượng) → CaO + CO2
- Thả CaO vào nước ta được Ca(OH)2 hay còn gọi là vôi tôi dùng trong xây dựng để trộn lẫn với cát, xi măng, nước tạo thành hỗn hợp vữa làm chất kết dính.
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ứng dụng của canxi hidroxit
1. Trong nông nghiệp
– Canxi hidroxit được dùng để làm giảm, trung hòa độ pH, giúp khử phèn, khử chua đất trồng, đồng thời nó cũng là thành phần của một số hóa chất nông nghiệp, thuốc trừ sâu bệnh hại khác.
– Sản xuất các loại thuốc Polikar nhằm bảo quản rau, củ, quả tránh nấm mốc, thối nát.
2. Trong xây dựng
– Là thành phần quan trọng để tạo nên hỗn hợp vữa, chất kết dính của các hàng gạch cũng như trát tường. Sở dĩ nó được dùng vì hỗn hợp vôi và nước khá dẻo giống như hồ, khả năng kết dính rất tốt. Khi để ngoài không khí, chúng sẽ khô lại, tuy nhiên khá chậm do hơi nước tồn tại trong không khí.
3. Trong công nghiệp
– Dùng để trung hòa phần axit dư thừa trong công nghiệp thuộc da do hàm lượng axit có trong da không hề ít.
– Trong công nghiệp hóa chất
+ Sản xuất stearat canxi (C17H35COO)2Ca .
+ Sản xuất Canxi clorua CaCl2 nhờ việc cho tác dụng với axit clorua HCl.
+ Sản xuất Canxi cacbonat CaCO3 dùng trong công nghiệp bằng việc cho Ca(OH)2 phản ứng với dioxit cacbon.
+ Sản xuất Đồng hidroxit Cu(OH)2 nhờ việc cho tác dụng với CuCl2.
– Trong công nghiệp dầu mỏ, Canxi hidroxit được dùng để tạo ra các loại phụ gia cho dầu thô như alkilsalicatic, sulphatic, fenatic. Với lọc dầu, chúng giúp tạo kết tủa, từ đó có thể loại bỏ những tạp chất, làm sạch dầu để sản xuất ra dầu sạch, nguyên chất.
4. Trong y học
– Ở dạng bột nhão, Ca(OH)2 được dùng trong nha khoa, chất chống lại tác nhân gây sâu răng.
– Là thành phần của một số loại thuốc.
– Sản xuất một số loại thuốc thúc đẩy quá trình rụng lông.
5. Trong phòng thí nghiệm
– Canxi hidroxit được dùng làm thuốc thử để nhận biết ion CO32- nhờ tạo thành muối CaCO3 kết tủa.
6. Một số ứng dụng khác
– Với người thuộc châu Mỹ và Mỹ Latinh, Canxi hidroxit được sử dụng để nấu chung với ngô. Điều này sẽ giúp món ăn tăng thêm giá trị dinh dưỡng, thơm ngon, mềm và giúp tiêu hóa dễ dàng hơn.
– Canxi hidroxit được dùng như một chất kết bông để xử lý nước và nước thải nhờ vào đặc tính hóa học là có thể tác dụng với axit và ăn mòn một số kim loại có mặt trong nước.
– Là chất giúp tăng lượng canxi cho những động vật cần nhiều canxi để tồn tại như tảo, ốc, giun ống cứng, san hô trong các bể nuôi đá ngầm.
Bài tập Natri Hidroxit và Canxi Hidroxit
Dạng 1: Lý thuyết về tính chất hóa học của bazo
* Một số lưu ý cần nhớ
| Dựa vào tính tan của bazơ trong nước, người ta chia tính bazơ thành 2 loại:
– Bazơ tan được trong nước tạo thành dung dịch bazơ (gọi là kiềm): NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, LiOH, RbOH, CsOH, Sr(OH)2. – Những bazơ không tan trong nước: Cu(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3… * Tính chất hóa học của bazơ 1) Tác dụng với chất chỉ thị màu. – Dung dịch bazơ làm quỳ tím đổi thành màu xanh. – Dung dịch bazơ làm phenolphthalein không màu đổi sang màu đỏ. 2) Dung dịch bazơ tác dụng với oxit axit tạo thành muối và nước. Thí dụ: 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O 3) Bazơ (tan và không tan) tác dụng với axit tạo thành muối và nước. Thí dụ: KOH + HCl → KCl + H2O 4) Dung dịch bazơ tác dụng với nhiều dung dịch muối tạo thành muối mới và bazơ mới. Thí dụ: 2NaOH + CuSO4 → Na2SO4 + Cu(OH)2↓ 5) Bazơ không tan bị nhiệt phân hủy thành oxit và nước. Thí dụ: Cu(OH)2 t0→→t0 CuO + H2O |
Dạng 2: Dung dịch bazo tác dụng với kim loại
* Một số lưu ý cần nhớ:
| Một số dung dịch bazo có khả năng tác dụng với KL (Al, Zn, …)
VD: Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 Để làm được loại bài tập này, em cần – viết đúng phương trình hóa học – tính số mol, lượng chất đề bài cho – dựa vào phương trình hóa học, áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để giải bài toán |
Dạng 3: Phản ứng nhiệt phân của bazo không tan
* Một số lưu ý cần nhớ:
| Ta có phương trình tổng quát:
2M(OH)n .t0→→t0.M2On + nH2O Để làm được loại bài tập này, em cần – viết đúng phương trình hóa học – tính số mol, lượng chất đề bài cho – dựa vào phương trình hóa học, áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố để giải bài toán |
Tổng kết
Hi vọng thông qua bài viết trên, congthuctoanlyhoa.com đã giúp bạn hiểu thêm được kiến thức lý thuyết lẫn bài tập của các hợp chất bazo quan trọng như: natri hidroxit và canxi hidroxit, từ đó ứng dụng được vào bài học trên trường lẫn trong cuộc sống.