Bài 8: Sulfuric acid và muối sulfate

Phương trình hóa học:

\(Ca_3\left(PO_4\right)_2+2H_2SO_{4\left(đặc\right)}\rightarrow Ca\left(H_2PO_4\right)_2+2CaSO_4.\)

\(Ca_3\left(PO_4\right)_2+3H_2SO_{4\left(đặc\right)}\rightarrow2H_3PO_4+3CaSO_4.\)

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 sử dụng làm thuốc để cung cấp magnesium cho cơ thể, giúp giảm các cơn đau cơ, giảm hiện tượng chuột rút. Mỗi phân tử magnesium sulfate có thể kết hợp với 7 phân tử nước để tạo MgSO₄.7H₂O. Vì vậy, magnesium sulfate còn được sử dụng làm chất hút ẩm, chất hút mồ hôi tay của các vận động viên thể dục dụng cụ.

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.

1:

\(Cu+2H_2SO_4\left(đặc\right)\rightarrow CuSO_4+SO_2+2H_2O\)

Chất oxi hóa: H₂SO₄

Chất khử: Cu

2: Dung dịch H₂SO₄ đặc có tính oxi hóa mạnh, có thể oxi hóa kim loại hoạt động kém như đồng

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 \(\left(Ca\left(H_2PO_4\right)_2\right),...\) 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.

Hiện tượng: Đường mía dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt đẩy cacbon trào ra ngoài cốc

1:

\(C_{12}H_{22}O_{11}\rightarrow12C+11H_2O\)

\(C+2H_2SO_4\left(đặc\right)\rightarrow CO_2+2SO_2+H_2O\)

2: Dự đoán: cellulose và tinh bột sẽ hóa đen bởi vì H₂SO₄ đặc có khả năng hút nước

1. Tính chất hóa học cơ bản:

+ Của axit mạnh: phản ứng nhanh với kim loại, dung dịch dẫn điện tốt, phản ứng được với muối cacbonat.

+ Của axit yếu: phản ứng chậm với kim loại, dung dịch dẫn điện kém, phản ứng được với muối cacbonat.

2. 

PTHH:

\(H_2SO_4+Fe\rightarrow FeSO_4+H_2\\ H_2SO_4+MgO\rightarrow MgSO_4+H_2O\\H_2SO_4+Na_2CO_3\rightarrow Na_2SO_4+H_2O+CO_2\\ H_2SO_4+BaCl_2\rightarrow BaSO_4+2HCl \)

a) Công thức cấu tạo của sulfuric acid:

Như vậy, phân tử sulfuric acid có khả năng cho 2 proton khi đóng vai trò là acid.

b) Với cấu tạo gồm các nguyên tử hydrogen linh động và các nguyên tử oxygen có độ âm điện lớn, giữa các phân tử sulfuric acid hình thành nhiều liên kết hydrogen:

Dự đoán sulfuric acid là chất lỏng, khó bay hơi.

- 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.

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.

a) Phương trình hoá học của phản ứng:

NaCl + H₂SO_{4 (đặc)} → NaHSO₄ + HCl     (1)

2NaBr + 3H₂SO₄ → 2NaHSO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O         (2)

b) Phản ứng (1) không có sự thay đổi số oxi hoá của các nguyên tố, H₂SO₄ đặc đóng vai trò là acid.

Phản ứng (2) số oxi hoá của sulfur giảm từ +6 xuống +4, sulfuric acid đóng vai trò là chất oxi hoá.