Tôi. Axit sunfuric $h_2so_4$
1. Thuộc tính vật lý
– Axit sunfuric là chất lỏng nhờn, không màu, dễ bay hơi.
– Gần như gấp đôi nước ($h_2so_4 \,\.98\%$ có $d = 1,84 \,g/cm^3$).
– Tan vô hạn trong nước và toả nhiều nhiệt.
2. Tính chất hóa học
– Axit mạnh.
– Tính oxi hóa mạnh.
a) Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng
– Axit sunfuric loãng có đầy đủ các tính chất hóa học của một axit mạnh.
$\bullet \,$ Đổi màu quỳ thành đỏ.
$\bullet \,$ hoạt động dựa trên cơ sở:
$h_2so_4 \,\,+\,\, 2naoh \,\,\longrightarrow \,\, na_2so_4 \,\,+\,\, 2h_2o$
$\bullet \,$ phản ứng với oxit bazơ:
$h_2so_4 \,\,+\,\, cao\,\,\longrightarrow \,\, caso_4 \,\,+\,\, h_2o$
$\bullet \,$ sử dụng muối:
$h_2so_4 \,\,+\,\, caco_3 \,\,\longrightarrow \,\, caso_4 \,\,+\,\, h_2o ,\,+\,\, co_2$
$\bullet \,$ Phản ứng với kim loại khi có mặt hydro, giải phóng hydro.
$3\,h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,al \,\,\longrightarrow \,\, al_2(so_4)_3 \, ,+\,\, 3\,h_2$
$\Bullet\,$Lưu ý:
+ $h_2so_4$ loãng không phản ứng với kim loại để tạo ra hydro $(cu, ag, hg, au, pt)$.
+ Axit loãng $h_2so_4$ bị oxy hóa do ion $h^+$ được chỉ định $({h^+} \,\rightarrow \, {h^0})$.
b) Tính chất của axit sunfuric đặc
– Ngoài tính axit mạnh, axit sunfuric đậm đặc còn có các tính chất hóa học độc đáo sau:
$\bullet \,$ Oxy hóa mạnh:
– $h_2so_4$ đậm đặc, oxy hóa nhiệt hầu hết các kim loại ($au$, $pt$ loại trừ), nhiều phi kim ($c$, $s$, $p$…) và nhiều hợp chất.
+Kim loại:
$m \,\,+\,\, h_2so_4 \,\,đặc biệt \,\,\longrightarrow \,\, m_2(so_4)_n \, ,+\,\, so_2/s/h_2s \,\,+\,\, h_2o$
($n$ là trạng thái oxi hóa cao nhất của kim loại $m$)
$2\,h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,ag \,\,\longrightarrow \,\, ag_2so_4 \,\,+ ,\, so_2 \,\,+\,\, 2\,h_2o$
$6\,h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,fe \,\,\longrightarrow \,\, fe_2(so_4)_3 \, ,+\,\, 3\,so_2 \,\,+\,\, 6\,h_2o$
+ và phi kim loại:
$5\,h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,p \,\,\longrightarrow \,\, 2\,h_3po_4\, ,+\,\, 5\,so_2 \,\,+\,\, 2\,h_2o$
$2\,h_2so_4 \,\,+\,\, c \,\,\longrightarrow \,\, co_2 \,\,+\,\ , 2\,so_2\,\,+\,\, 2\,h_2o$
+ với từ ghép:
$3\,h_2so_4 \,\,+\,\, h_2s \,\,\longrightarrow \,\, 4\,so_2 \,\,+ ,\, 4\,h_2o$
$h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,hbr \,\,\longrightarrow \,\,br_2 \,\,+\, , so_2 \,\,+\,\, h_2o$
– LƯU Ý: $h_2so_4$ rắn, lạnh sẽ không phản ứng với $al$, $fe$, $cr$… $\,\longrightarrow \,$ thụ động.
$\bullet \,$ Tính kỵ nước:
$\nền tảng {c_n(h_2o)_m}_{gluxit} \,\, {\overset{h_2so_4\,\,solid}{\longrightarrow}} \,\, n\,c \,\,+\,\,m\,h_2o$
Ví dụ:
$\nền tảng {c_{12}h_{22}o_{11}}_{sucrose} \,\, {\overset{h_2so_4\,\,solid}{\longrightarrow} } \,\, 12\,c \,\,+\,\, 11\,h_2o$
$2\,h_2so_4 \,\,+\,\, c \,\,\longrightarrow \,\, co_2 \,\,+\,\ , 2\,so_2\,\,+\,\, 2\,h_2o$
$\bullet \,$ Tính axit: Khi phản ứng với chất không có tính khử.
$3\,h_2so_4 \,\,+\,\,fe_2o_3 \,\,\longrightarrow \,\,fe_2(so_4)_3 \,\,+ ,\,3\,h_2o$
3. Áp dụng
– Axit sunfuric được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất như phân bón hóa học, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa tổng hợp, sợi hóa học, chất dẻo, sơn, thuốc nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ…
4. Sản xuất axit sunfuric
– Trong công nghiệp, axit $h_2so_4$ được sản xuất theo quá trình tiếp xúc gồm 3 giai đoạn chính:
a) Tạo ra sulfur dioxide $(so_2)$
– Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sẵn có, nguyên liệu ban đầu có thể là lưu huỳnh hoặc pyrit $fes_2$…
$s \,\,+\,\, o_2 \,\, {\overset{t^{\,o}}{\longrightarrow}} \,\ , so_2$
$4\,fes_2 \,\,+\,\, 11\,o_2 \,\, {\overset{t^{\,o}}{\longrightarrow }} \,\, 2\,fe_2o_3 \,\,+\,\, 8\,so_2$
b) Tạo lưu huỳnh trioxide $(so_3)$
– Oxy hóa $so_2$ bằng oxy hoặc không khí dư ở nhiệt độ cao và tác dụng của xúc tác.
$2\,so_2 \,\,+\,\, o_2 \,\, \underset{v_2o_5}{\overset{450\,-\,500^{ \,o}c}{\rightleftharpoons}} \,\, 2\,so_3$
c) Hấp thụ $so_3$ với $h_2so_4$
– Sử dụng $h_2so_4 \,\,98\%$ để hút $so_3\,$ để nhận oleum $h_2so_4.nso_3$
$h_2so_4 \,\,+\,\, n\,so_3 \,\,\longrightarrow \,\, h_2so_4.nso_3$
-Sau đó, pha loãng axit sunfuric đang bốc khói với một lượng nước thích hợp để tạo thành $h_2so_4$ đặc
$ h_2so_4.nso_3 \,\,+\,\, n\,h_2o \,\,\longrightarrow \,\, (n+1)\,h_2so_4$
$\longrightarrow \,$ Sơ đồ phản ứng hóa học để tạo ra $h_2so_4\,$:
Hai. sunfat. Xác định các ion sunfat
1. Sunfat
– Sunfat là sunfat. Có hai sunfat:
$\bullet \,$ Một loại muối trung tính (sulfate) $so_{4}^{2-}$ có chứa các ion sulfat. Hầu hết các sunfat đều hòa tan ngoại trừ $baso_4\,$, $srso_4\,$, $pbso_4\,$… không hòa tan; $caso_4\,$, $ag_2so_4\,$ … tan ít hơn .
$\bullet \,$ Muối axit chứa ion hiđro sunfat (hiđro sunfat) $hso_{4}^{-}\,$.
– Ví dụ:
$h_2so_4 \,\,+\,\, naoh \,\,\longrightarrow \,\, {\nền tảng {nahso_4}_{sodium\,\, Bisulfate}} \,\,+\,\, h_2o$
$h_2so_4 \,\,+\,\, 2\,naoh \,\,\longrightarrow \,\, {\nền tảng {na_2so_4}_{sodium\ ,\,sulfate}} \,\,+\,\, 2\,h_2o$
2. Xác định các ion sunfat
– Sử dụng dung dịch chứa ion $ba^{2+}\,$ (muối bari hoặc $ba(oh)_2$) làm thuốc thử để xác định ion sunfat $so_4^{2-}\ ,$ .Sản phẩm của phản ứng là bari sulfat $baso_4$, là chất kết tủa màu trắng, không tan trong axit.
$so_4^{2-} \,\,+\,\, ba^{2+} \,\,\longrightarrow \,\, \gấu dưới {baso_4 ,\downarrow \,\,white}_{no \,\, tan \,\, in \,\, acid}$
– Ví dụ:
$h_2so_4 \,\,+\,\, bacl_2 \,\,\longrightarrow \,\, baso_4\,\downarrow \,\,+\ ,\, 2\,hcl$
$na_2so_4 \,\,+\,\, bacl_2 \,\,\longrightarrow \,\, baso_4\,\downarrow \,\,+\ ,\, 2\,nacl$
$na_2so_4 \,\,+\,\, ba(oh)_2 \,\,\longrightarrow \,\, baso_4\,\downarrow \,\ ,+\,\, 2\,nooh$
