Tính chất vật lý, tính chất hóa học của Axit Sunfuric H2SO4 và ứng dụng, cách nhận biết ion Sunfat - Hóa 10 bài 33

Bài viết này sẽ giúp các em biết tính chất vật lý, tính chất hóa học của axit sunfuric H₂SO₄; cách sản xuất và ứng dụng của axit sunfuric; cách nhận biết ion sunfat.

I. Axit sunfuric H₂SO₄: Tính chất vật lý, tính chất hóa học của axit sunfuric

1. Tính chất vật lý của axit sunfuric

- Axit sunfuric là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H₂SO₄ 98% có  D =1,84 g/cm³).

- Tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt.

> Lưu ý: để pha loãng dung dịch H₂SO₄ đặc, ta cần rót từ từ axit vào nước, khuấy nhẹ và không làm ngược lại.

2. Tính chất hóa học của axit sunfuric

- Tính axit mạnh.

- Tính oxi hóa mạnh.

a) Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng

• Axit sunfuric loãng có đầy đủ tính chất hóa học của một axit mạnh.

+ H₂SO₄ loãng Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.

+ H₂SO₄ loãng tác dụng với bazơ:

 H₂SO₄ + 2NaOH ⟶ Na₂SO₄ + 2H₂O

+ H₂SO₄ loãng tác dụng với oxit bazơ:

 H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O 

 H₂SO₄ + CaO ⟶ CaSO₄ + H₂O

+ H₂SO₄ loãng tác dụng với muối:

 H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

 H₂SO₄ + CaCO₃ ⟶ CaSO₄ + H₂O + CO₂

+ H₂SO₄ loãng tác dụng với kim loại đứng trước hiđro, giải phóng khí hiđro.

 3H₂SO₄ + 2Al ⟶ AL₂(SO₄)₃ + 3H₂

 H₂SO₄   +  Fe  →  FeSO₄    +   H₂

> Lưu ý:

- Axit H₂SO₄ loãng không phản ứng với các kim loại đứng sau hiđro (Cu, Ag, Hg, Au, Pt).

- Axit H₂SO₄ loãng có tính oxi hóa do ion H⁺ quy định (H⁺ → H⁰).

b) Tính chất của axit sunfuric đặc

- Ngoài tính axit mạnh, axit sunfuric đặc còn có những tính chất hóa học đặc trưng sau:

• Tính oxi hóa mạnh của axit sunfuric đặc

- Axit H₂SO₄ đặc, nóng oxi hóa hầu hết kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim (C, S, P,...) và nhiều hợp chất.

+ Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại:

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

 3Zn + 4H₂SO₄   3ZnSO₄  + S↑ +  4H₂O

 4Mg + 5H₂SO₄    4MgSO₄ + H₂S↑  +  4H₂O

> Lưu ý: Al, Fe, Cr KHÔNG tác dụng với dung dịch H₂SO₄  đặc nguội.

+ Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim:

 2H₂SO_4(đặc) + C  CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

 2H₂SO_4(đặc) + S  3SO₂ + 2H₂O

 5H₂SO_4(đặc) + 2P  2H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

+ Axit sunfuric đặc tác dụng với hợp chất:

 3H₂SO₄ + H₂S → 4SO₂ + 4H₂O

 3H₂SO₄ + 2HBr → Br₂ + SO₂ + H₂O

* Tính háo nước của axit sunfuric đặc

- Hấp thụ nước từ các hợp chất gluxit (như saccarozo).

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO_4(đặc) → 12C + 11H₂O

Sau đó:  2H₂SO_4(đặc) + C → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

3. Ứng dụng của axit sunfuric

- Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn axit sunfuric.

- Axit sunfuric được dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ,...

4. Sản xuất axit sunfuric

- Trong công nghiệp, axit H₂SO₄ được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc gồm 3 công đoạn chính:

a) Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂)

- Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, nguyên liệu ban đầu có thể từ lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS₂...

 S + O₂  SO₂

 4FeS₂ + 11O₂  2Fe₂O₃ + 8SO₂

b) Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃)

- Oxi hóa SO₂ bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ cao và có xúc tác.

 2SO₂ + O₂  2SO₃ (V₂O₅, 450-500⁰C)

c) Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄

- Dùng H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃, được oleum H₂SO₄.nSO₃

 H₂SO₄ + nSO₃ → H₂SO₄.nSO₃

- Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum, được H₂SO₄ đặc

 H₂SO₄.nSO₃ + nH₂O → (n+1)H₂SO₄