Sulfuric acid và muối sulfate

Bài học giới thiệu đến các em lý thuyết bài Sulfuric acid và muối sulfate. Bên cạnh là các ví dụ và bài tập có lời giải chi tiết, xây dựng dựa trên kiến thức trọng tâm chương trình hóa 11 Cánh diều.

I. Sulfuric acid

1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

Công thức phân tử: H₂SO₄

Cấu tạo phân tử:

Tính chất vật lí:

• Là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi.
• Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng hút ẩm.

Chú ý: Sulfuric acid tan tốt trong nước. Quá trình hòa tan tỏa lượng nhiệt lớn. Vì vậy, để đảm bảo an toàn khi pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc, phải cho từ từ acid đặc vào nước, không được cho nước vào acid.

Cách pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc

2. Tính chất hóa học

a) Tính chất hóa học của dung dịch sulfuric acid loãng

Dung dịch sulfuric acid loãng có các tính chất chung của acid:

• Đổi màu qùy tím thành đỏ
• Tác dụng với kim loại hoạt động trong dãy hoạt động hóa học.
• Tác dụng với basic oxide và base.
• Tác dụng với nhiều muối.

b) Tính chất hóa học của dung dịch sulfuric acid đặc

Tính oxi hóa mạnh:

Dung dịch sulfuric acid đặc có tính oxi hóa rất mạnh, oxi hóa được hầu hết các kim loại (trừ vàng, platinium), nhiều phi kim như carbon, sulfur, phosphorus, ... và nhiều hợp chất.

Ví dụ:

Tính háo nước:

Dung dịch sulfuric acid đặc hấp thụ mạnh nước.

Ví dụ: nhỏ dung dịch sulfuric acid đặc vào các hợp chất dạng C_n(H₂O)_m như đường saccharose, glucose và tinh bột):

C_n(H₂O)_m(s) nC(s) + mH₂O(l)

C(s) + 2H₂SO₄(aq) CO₂(g) + 2SO₂(g) + 2H₂O(l)

Chú ý: khi bị dính dung dịch sulfuric acid đặc, cơ thể người sẽ bị tổn thương nặng do tế bào bị mất nước, bị đốt nóng từ lượng nhiệt phát ra và bị oxi hóa mạnh. Vì vậy phải hết sức thận trọng khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.

3. Bảo quản và xử lí bỏng sulfuric acid

Nhãn cảnh báo khi sử dụng sulfuric acid

Bảo quản và sử dụng:

• Chai, lọ chứa sulfuric acid phải được bảo quản ở nơi ít có nguy cơ bị va chạm, xa nguồn nhiệt và các hóa chất khác.
• Khi làm việc với sulfuric acid, cần sử dụng các dụng cụ bảo hộ như áo bảo hộ, kính bảo hộ, găng tay chống thấm,...

Xử lí bỏng sulfuric acid:

• Sơ cứu người bị bỏng bằng cách rửa vết bỏng dưới vòi nước sạch ít nhất 20 phút trước khi đưa đến cơ sở y tế.
•  Tuyệt đối không chườm đá lạnh, không xoa vết bỏng bằng các loại kem, gel, dầu … 

4. Ứng dụng và sản xuất sulfuric acid

a) Ứng dụng

• 50% lượng acid được dùng để sản xuất phân bón.
• Sản xuất chất tẩy rửa, sơn, phẩm màu, thuốc trừ sâu, giấy, chế hóa dầu mỏ,...

b) Sản xuất sulfuric acid bằng phương pháp tiếp xúc

Đốt nguyên liệu:

S(s) + O₂(g) SO₂(g)

4FeS₂(s) + 11O₂(g) 2Fe₂O₃(s) + 8SO₂(g)

Oxi hóa sulfur dioxide bởi oxygen:

2SO₂(g) + O₂(g)  2SO₃(g) 

Hấp thụ sulfur trioxide bằng dung dịch H₂SO₄ 98%:

H₂SO₄(aq) + nSO₃(g) → H₂SO₄.nSO₃(l)

H₂SO₄.nSO₃(l) + nH₂O(l) → (n+1) H₂SO₄(aq)

II. Muối sulfate

1. Một số muối sulfate

Muối sulfate là hợp chất có chứa ion sulfate (SO₄^2-). 

Muối sulfate đa số đều tan trong nước, CaSO₄ rất ít tan, BaSO₄ không tan trong nước. 

Ứng dụng của một số muối:

• Amonium sulfate ((NH₄)₂SO₄): dùng làm phân bón cung cấp đạm.
• Magnesium sulfate (MgSO₄): chủ yếu dùng làm phân bón.
• Calcium sulfate dihydrate (CaSO₄.2H₂O) thành phần chính của thạch cao tự nhiên; thạch cao nung (CaSO₄.0,5H₂O): hút nước, sử dụng trong vật liệu xây dựng, đúc tượng …
• Barium sulfate (BaSO₄): sơn, mực in, nhựa, lớp phủ, men, …

2. Nhận biết ion SO₄^2- trong dung dịch

Nhận biết: thường dùng muối của Ba²⁺

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa màu trắng barium sulfate

Ba²⁺(aq) + SO₄^2-(aq) → BaSO₄(s)