Mở đầu: Sulfuric acid là hoá chất quan trọng hàng đầu trong công nghiệp, được sử dụng cả ở dạng dung dịch loãng và dạng dung dịch đặc dựa trên những tính chất khác biệt.
Vậy, dung dịch sulfuric acid loãng và dung dịch sulfuric acid đặc có những tính chất quan trọng nào? Cần lưu ý điều gì khi bảo quản và sử dụng acid này để đảm bảo an toàn?
Lời giải:
- Tính chất của sulfuric acid loãng:
Dung dịch sulfuric acid loãng có đầy đủ tính chất của một acid mạnh:
+ Đổi màu quỳ tím thành đỏ.
+ Tác dụng với kim loại hoạt động trong dãy hoạt động hoá học.
+ Tác dụng với basic oxide và base.
+ Tác dụng với nhiều muối.
- Tính chất của sulfuric acid đặc: Ngoài tính acid, dung dịch sulfuric acid đặc còn có tính oxi hoá và tính háo nước.
- Cách bảo quản sulfuric acid:
+ Sulfuric acid được bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt ở vị trí chắc chắn.
+ Đặt chai, lọ đựng dung dịch sulfuric acid đặc tránh xa các lọ chứa chất dễ gây cháy, nổ như chlorate, perchlorate, permanganate, dichromate.
- Cách sử dụng sulfuric acid để đảm bảo an toàn:
Sulfuric acid gây bỏng khi rơi vào da, do vậy cần tuân thủ các nguyên tắc:
(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.
(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.
(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.
(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.
(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.
I. Sulfuric acid
Câu hỏi 1:
a) Dựa vào cấu tạo, cho biết phân tử sulfuric acid có khả năng cho bao nhiêu proton khi đóng vai trò là acid.
b) Dựa vào tương tác giữa các phân tử, hãy dự đoán sulfuric acid là chất lỏng dễ bay hơi hay khó bay hơi.
Lời giải:
a) 8 proton
b) Khó bay hơi
Câu hỏi 2:
a) Nêu các lưu ý bắt buộc để đảm bảo an toàn khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.
b) Hãy cho biết ý nghĩa cảnh báo của kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3.
Lời giải:
a) Các lưu ý bắt buộc để đảm bảo an toàn khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc:
(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.
(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.
(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.
(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.
(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.
b) Kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3 có ý nghĩa đây là hoá chất ăn mòn.
Hoạt động nghiên cứu 1: Em hãy cho biết các tính chất hoá học cơ bản của một acid.
Lời giải:
- Tác dụng với kim loại, base, oxide base, muối.
Hoạt động nghiên cứu 2: Viết phương trình hoá học minh hoạ tính acid của dung dịch H2SO4 loãng với: kim loại Fe, bột MgO, dung dịch Na2CO3, dung dịch BaCl2.
Lời giải:
Các phương trình hoá học minh hoạ:
H2SO4 (loãng) + Fe → FeSO4 + H2
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl.
Hoạt động thí nghiệm: Đồng (copper) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc, nóng
Chuẩn bị: đồng lá hoặc phoi bào, dung dịch sulfuric acid 70%; ống nghiệm, kẹp gỗ, đèn cồn, bông tẩm dung dịch NaOH loãng.
Tiến hành:
- Cho vài lá đồng đã cắt nhỏ vào ống nghiệm, thêm tiếp khoảng 3 mL dung dịch H2SO4 70%, dùng bông đã tẩm dung dịch NaOH loãng nút miệng ống nghiệm.
- Hơ nóng đều phần ống nghiệm chứa dung dịch trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đun tập trung vào đáy ống nghiệm.
Lưu ý: Dung dịch sulfuric acid đặc rơi vào da sẽ gây bỏng nặng, cần cẩn thận khi sử dụng.
Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:
1. Viết phương trình hoá học của phản ứng và xác định chất oxi hoá, chất khử.
2. Nhận xét về khả năng phản ứng của dung dịch sulfuric acid đặc, nóng với copper.
Lời giải:
Hiện tượng Lá đồng màu đỏ Đồng (Cu) tan dần trong dung dịch axit H2SO4 đặc dung dịch chuyển thành màu xanh và thấy hiện tượng sủi bọt khí do sulfur dioxide (SO2) sinh ra.
1. Phương trình hoá học của phản ứng
Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O
Chất khử Cu: Cu
Chất oxi hóa S: S
2. Dung dịch sulfuric acid đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh khi tác dụng với copper.
Hoạt động thí nghiệm: Dung dịch sulfuric acid đặc tác dụng với đường mía
Chuẩn bị: đường mía (C12H22O11), dung dịch sulfuric acid đặc; cốc thuỷ tinh loại 100 mL.
Tiến hành:
– Lấy khoảng 10 g đường mía cho vào cốc.
– Nhỏ đều trên bề mặt đường mía khoảng 2 mL dung dịch sulfuric acid đặc.
Lưu ý: Dung dịch sulfuric acid đặc rơi vào da sẽ gây bỏng nặng, cần cẩn thận khi sử dụng.
Quan sát, mô tả hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:
1. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.
2. Dự đoán hiện tượng khi cho dung dịch sulfuric acid đặc tiếp xúc với các carbohydrate khác như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo).
Lời giải:
Hiện tượng: Đường mía dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt đẩy C trào ra ngoài cốc.
1) Phương trình hoá học của phản ứng xảy ra:
C12H22O11
12C + 11H2O
C + 2H2SO4 (đặc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O.
b) Dự đoán: Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng lấy nước từ các hợp chất carbohydrate như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo) và khiến chúng hoá đen (hiện tượng than hoá).
Câu hỏi 3:
a) Viết phương trình hoá học của phản ứng khi cho lần lượt các chất rắn sodium chloride (NaCl), sodium bromide (NaBr) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc.
b) Chỉ ra vai trò của sulfuric acid trong mỗi phản ứng đó.
Lời giải:
NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl
Vai trò của sulfuric acid: Tính acid.
2NaBr + 2H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O + Na2SO4
Vai trò của sulfuric acid: Tính oxi hóa.
Hoạt động nghiên cứu: Sưu tầm tài liệu và trình bày về các ứng dụng của sulfuric acid trong các ngành sản xuất và đời sống. Vì sao sulfuric acid là hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất?
Lời giải:
- Mỗi năm cả thế giới cần đến hàng trăm triệu tấn sulfuric acid. Trong đó, gần 50% lượng acid được dùng để sản xuất phân bón như ammonium sulfate, calcium dihydrogenphosphate (Ca(H2PO4)2), … Acid này còn được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, sơn, phẩm màu, thuốc trừ sâu, giấy, chế hoá dầu mỏ,…
- Sulfuric acid là một hoá chất công nghiệp rất quan trọng, sản lượng sulfuric acid của mỗi quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó vì thế sulfuric acid là hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất.
Câu hỏi 4: Dung dịch sulfuric acid đặc được sử dụng để sản xuất phosphoric acid và phân bón superphosphate từ quặng phosphorite và apatite. Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng giữa dung dịch sulfuric acid đặc với Ca3(PO4)2 trong hai quặng trên.
Lời giải:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 3CaSO4 + 2H3PO4
II. Muối sulfate
Hoạt động nghiên cứu: Tìm hiểu thêm và trình bày về các ứng dụng của muối sulfate mà em biết.
Lời giải:
Các muối sulfate có nhiều ứng dụng trong đời sống:
+ Ammonium sulfate ((NH4)2SO4) ở dạng tinh thể màu trắng, chủ yếu được dùng làm phân bón, cung cấp đạm cho đất.
+ Magnesium sulfate (MgSO4) ở dạng tinh thể màu trắng, chủ yếu được sử dụng làm phân bón. Muối này còn được dùng làm thuốc để cung cấp magnesium cho cơ thể, giúp giảm các cơn đau cơ, giảm hiện tượng chuột rút…
+ Thạch cao nung (CaSO4. 0,5 H2O) khi nhào trộn với nước có khả năng đông cứng rất nhanh, nhờ tính chất này thạch cao nung được sử dụng làm vật liệu xây dựng, nặn đúc tượng và khuôn đúc, bó chỉnh hình trong y học. Ngoài ra, thạch cao nung còn được dùng làm chất phụ gia trong chế biến thực phẩm với hàm lượng cho phép nhất định. Chất này giúp đông tụ protein trong đậu phụ, phô mai; hạn chế hiện tượng nhão của bột làm bánh; giữ nước bên trong các loại mứt…
+ Barium sulfate (BaSO4) ở dạng tinh thể màu trắng, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sơn, mực in, nhựa, lớp phủ, men, thuỷ tinh, khai thác khoáng sản, sản xuất các loại giấy trắng chất lượng cao. Trong y tế, barium sulfate là thành phần chính của thuốc cản quang trong kĩ thuật X – quang.
Hoạt động thí nghiệm: Nhận biết ion SO42- bằng ion Ba2+
Chuẩn bị: dung dịch Na2SO4, dung dịch BaCl2; ống nghiệm, kẹp gỗ.
Tiến hành:
- Lấy khoảng 1 mL dung dịch Na2SO4 cho vào ống nghiệm.
- Nhỏ vài giọt dung dịch BaCl2 vào ống nghiệm, lắc nhẹ.
Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện các yêu cầu:
1. Viết phương trình hoá học dạng phân tử và ion rút gọn.
2. Dự đoán hiện tượng khi nhỏ dung dịch BaCl2 vào ống nghiệm đựng dung dịch H2SO4 loãng.
Lời giải:
Xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate (BaSO4) trong dung dịch.
1. Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2NaCl
Ba
2. Xuất hiện kết tủa trắng barium sulfate (BaSO4) trong dung dịch.
Câu hỏi 4: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt các cặp dung dịch sau:
a) BaCl2 và NaCl;
b) H2SO4 loãng và HCl.
Lời giải:
a) Phân biệt cặp dung dịch BaCl2 và NaCl bằng dung dịch chứa ion sulfate như H2SO4; Na2SO4 …. Hiện tượng:
+ Xuất hiện kết tủa trắng → BaCl2. Phương trình ion thu gọn:
+ Không có hiện tượng xuất hiện → NaCl.
b) Phân biệt cặp dung dịch H2SO4 loãng và HCl bằng dung dịch chứa ion Ba2+ như BaCl2; Ba(NO3)2 …. Hiện tượng:
+ Xuất hiện kết tủa trắng → H2SO4. Phương trình ion thu gọn:
+ Không có hiện tượng xuất hiện → HCl.