1. Tóm tắt lý thuyết
Video 1: Giới thiệu về axitsunfuric
1.1. Axit sunfuric
a. Tính chất vật lí
Chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi.
Tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt.
Cách pha loãng axit sunfuric đặc: Rót từ từ axit đặc vào nước dọc theo đũa thủy tinh và khuấy đều. Tuyệt đối không làm ngược lại.
Hình 1: Cách pha loãng axit sunfuric
H2SO4 đặc khi tan vào nước sẽ tạo ra một lượng nhiệt rất lớn. Nếu đổ ngược lại sẽ làm nước sôi đột ngột kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Nếu bắn vào quần áo sẽ làm cháy quần áo, bắn vào da sẽ gây bỏng axit.
b. Tính chất hoá học
Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng
Quỳ tím hoá đỏ
Tác dụng với kim loại đứng trước Hà muối + H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Tác dụng với bazơ và oxit bazơ → Muối + nước
Na2O + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Tác dụng với muối của axit yếu hơn
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O
Tính chất của axit sunfuric đặc
Tính oxi hoá mạnh
- Tác dụng với kim loại
H2SO4 đặc, nóng oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt)
M + H2SO4 → M2(SO4)n + {SO2, S, H2S } + H2O (n là hóa trị cao nhất của kim loại)
Ví dụ:
2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 + 2H2O
6H2SO4đ,n+2Fe → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Video 2: Thí nghiệm so sánh Cu khi phản ứng với H2SO4 đặc và loãng
Chú ý: Al,Cr, Fe thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội.
Thụ động hóa nghĩa là kim loại sau khi nhúng vào dung dịch H2SO4 đặc nguội, lấy ra thì không còn khả năng phản ứng với axit loãng , dung dịch muối mà bình thường nó có phản ứng.
- Tác dụng với phi kim có tính khử
H2SO4 đặc, nóng tác dụng được với các phi kim có tính khử tạo hợp chất của phi kim có số oxi hóa cao nhất (trừ S) như C,P, …
2H2SO4 + C → CO2 + 2SO2 + 2H2O
2H2SO4 + S → 3SO2 + 2H2O
Video 3: Phản ứng giữa bột lưu huỳnh và axit sunfuric đặc
- Tác dụng với hợp chất
H2SO4 đặc, nóng còn tác dụng được với các hợp chất có tính khử như H2S, FeO, KBr, HI, …
3H2SO4 + H2S → 4SO2 + 4H2O
2H2SO4 + KBr → Br2 + SO2 + 2H2O + K2SO4
Tính háo nước
H2SO4đặc lấy nước từ các hợp chất hữu cơ làm hoá than các hợp chất gluxit ví dụ glucozơ, saccarozơ, tinh bột và xenlulozơ.
Cn(H2O)m → nC + mH2O
(gluxit)
Phản ứng của axit sunfuric với đường:
Video 4: Axit sunfuric tác dụng với đường
Phương trình: C12H22O11 → 12C + 11H2O
Một phần Cacbon bị H2SO4 đặc oxi hóa thành khí CO2 cùng SO2 bay lên làm sủi bọt, đẩy Cacbon trào ra ngoài cốc.
C + 2H2SO4 → 2CO2 + SO2 + 2H2O
- GV có thể làm thí nghiệm dùng đũa thuỷ tinh chấm H2SO4 đặc viết lên tờ giấy (nét chữ sẽ hoá đen) hoặc viết bằng dung dịch H2SO4 loãng rồi hơ tờ giấy lên ngọn lửa đèn cồn cho học sinh quan sát.
c. Ứng dụng
Hình 2: Ứng dụng của axit sunfuric
d. Sản xuất axit sunfuric
- Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc.
- Phương pháp gồm 3 công đoạn chính.
Hình 3: Công đoạn sản xuất axit sunfuric
Sản xuất SO2
- Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS2...
- Đốt cháy lưu huỳnh: S + O2 → SO2
- Đốt quặng pirit sắt: 4FeS2 + 11O2 → 2SO2 + 8Fe2O3
Sản xuất SO3
Oxi hóa SO2 bằng khí Oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 - 500oC, chất xúc tác là V2O5 (vanadi pentoxit)
SO2 + O2 → SO3
Hấp thụ SO3 bằng H2SO4
- Người ta hấp thụ SO3 bằng phương pháp ngược dòng. Trong tháp hấp thụ, cho khí SO3 đi từ dưới lên, H2SO4 tưới từ trên xuống để tạo được diện tích tiếp xúc tối đa, hiệu suất hấp thụ đạt cao nhất.
- Chú ý: không dùng H2O để hấp thụ SO3 vì phản ứng xảy ra rất mãnh liệt, H2SO4 thu được ở dạng hơi nên rất khó vận chuyển.
nSO3 + H2SO4 → H2SO4.n SO3
oleum
H2SO4.n SO3 + nH2O → (n+1) H2SO4
Hình 4: Sơ đồ sản xuất axit sunfuric
1.2. Muối sunfat. Nhận biết muối sunfat
a. Muối sunfat
- Muối trung hòa chứa gốc SO42-: Na2SO4, CaSO4, … ( hầu hết đều tan trừ BaSO4, SrSO4, PbSO4 không tan và CaSO4, Ag2SO4 ít tan.
- Muối axit chứa gốc HSO4-: NaHSO4, Ca(HSO4)2, … (các muối axit đều tan)
b. Nhận biết muối sunfat
Thuốc thử: dd muối của kim loại Ba, dd Ba(OH)2.
Hiện tượng: có kết tủa trắng, không tan trong axit BaSO4
Ví dụ: Na2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2NaOH
Video 5: Nhận biết muối sunfat