Giải SGK Hóa 11 CTST Bài 7: Sulfuric acid và muối sulfate có đáp án

- Tính chất vật lí của sulfuric acid: chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp hai lần nước (H$_{2}$SO$_{4}$ 98% có khối lượng riêng là 1,84 g/cm$^{3}$).

- Tính chất hoá học của sulfuric acid:

+ Dung dịch sulfuric acid loãng là một trong những acid mạnh và có tính chất chung của acid.

+ Dung dịch sulfuric acid đặc có tính oxi hoá mạnh và tính háo nước.

- Ứng dụng của sulfuric acid: dùng trong sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu …

Sulfuric acid là chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi.

Sulfuric acid không bay hơi do 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:

- Liên kết trong phân tử H$_{2}$SO$_{4}$ là liên kết cộng hoá trị.

- Phân tử H$_{2}$SO$_{4}$ có 2 nguyên tử hydrogen linh động, nguyên tử sulfur tạo được 6 liên kết cộng hoá trị với các nguyên tử oxygen.

a) Hiện tượng: Có kết tủa trắng xuất hiện.

Phương trình hoá học: H$_{2}$SO$_{4}$ + Ba(OH)$_{2}$ → BaSO$_{4}$↓ + 2H$_{2}$O.

b) Hiện tượng: Có khí thoát ra.

Phương trình hoá học: H$_{2}$SO$_{4}$ + Na$_{2}$CO$_{3}$ → Na$_{2}$SO$_{4}$ + CO$_{2}$↑ + H$_{2}$O.

Quá trình oxi hoá: $\overset{0}{Cu}\rightarrow \overset{+2}{Cu}+2e$

Quá trình khử:$\overset{+6}{S}+2e\rightarrow \overset{+4}{S}$

Hiện tượng: Đường tinh luyện dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt đẩy C trào ra ngoài cốc.

Giải thích hiện tượng: Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng lấy nước từ các hợp chất carbohydrate như đường tinh luyện và khiến chúng hoá đen (hiện tượng than hoá). Sau đó một phần C sinh ra tiếp tục phản ứng với H$_{2}$SO$_{4}$ đặc tạo thành các khí CO$_{2}$, SO$_{2}$. Các khí này thoát ra đẩy C trào lên khỏi miệng cốc.

Phương trình hoá học minh hoạ:

C$_{12}$H$_{22}$O$_{11}$ $\overset{{H}_{2}S{O}_{4}}{\rightarrow }$12C + 11H$_{2}$O

C + 2H$_{2}$SO$_{4 (đặc)}$ → CO$_{2}$↑ + 2SO$_{2}$↑ + 2H$_{2}$O.

2KBr + 3H$_{2}$SO$_{4}$ → 2KHSO$_{4}$ + Br$_{2}$ + SO$_{2}$ + 2H$_{2}$O

C + 2H$_{2}$SO$_{4 (đặc)}$ → CO$_{2}$↑ + 2SO$_{2}$↑ + 2H$_{2}$O.

2SO$_{2}$(g) + O$_{2}$(g) $\overset{{t}^{o},xt}{⇌}$2SO$_{3}$(g) ${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}=-198{,}4kJ$

Phản ứng có ${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}=-198{,}4kJ$ < 0 nên là phản ứng toả nhiệt.

Tuy nhiên nếu hạ nhiệt độ xuống thấp thì sự chuyển động của các phân tử khí giảm dẫn đến giảm hiệu suất phản ứng. Do đó, để đạt hiệu suất phản ứng cao, thực nghiệm cho thấy cần chọn nhiệt độ phản ứng trong khoảng 450 $^{o}$C – 500 $^{o}$C.

Giai đoạn 1: Sản xuất sulfur dioxide (SO$_{2}$) có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường.

Cụ thể:

+ Việc khai thác nguyên liệu (sulfur hoặc quặng pyrite sắt) tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.

+ Việc đốt nguyên liệu (sulfur hoặc quặng pyrite sắt) cần một lượng lớn nhiên liệu, khí thải khi đốt các nhiên liệu này góp phần gây ô nhiễm môi trường.

+ Ngoài ra, trong quá trình sản xuất làm thất thoát SO$_{2}$ ra môi trường cũng là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.

Muối sulfate có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất.

- Calcium sulfate (CaSO$_{4}$) được dùng trong sản xuất vật liệu xây dựng; làm chất phụ gia để làm đông các sản phẩm như đậu hũ, đậu non…

- Barium sulfate (BaSO$_{4}$) được sử dụng như một loại bột màu làm phụ gia pha màu cho công nghiệp sơn, cho thuỷ tinh, cho gốm sứ cách điện và cao su chất lượng cao…

- Magnesium sulfate (MgSO$_{4}$) được sử dụng sản xuất muối tắm; làm giảm dịu cơ bắp khi sưng tấy cho con người; bổ sung magnesium cho tôm, cá, động vật thuỷ sinh khác, …

- Ammonium sulfate (NH$_{4}$)$_{2}$SO$_{4}$ là thành phần của thuốc trừ sâu hoà tan, thuốc diệt nấm, phân bón, sử dụng kết hợp với chlorine để tạo monochloramine để khử trùng nước uống…

Thuốc thử để nhận biết ion sulfate SO$_{4}$$^{2-}$ (trong dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ hoặc dung dịch muối sulfate) là ion Ba$^{2+}$ (trong dung dịch muối barium hoặc dung dịch Ba(OH)$_{2}$).

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.

Phương trình hoá học: Ba$^{2+}$ + SO$_{4}$$^{2-}$ → BaSO$_{4}$.

Đáp án đúng là: D

Tính khử không phải là tính chất hoá học đặc trưng của dung dịch sulfuric acid đặc.

Đáp án đúng là: D

MgCl$_{2}$ không phản ứng với K$_{2}$SO$_{4}$.

Khí được sulfuric acid đặc làm khô phải không tác dụng được với sulfuric acid đặc.

Þ Các khí có thể được làm khô bằng sulfuric acid đặc là: H$_{2}$, CO$_{2}$, SO$_{2}$, O$_{2}$.

Trích mẫu thử.

Cho lần lượt từng mẫu thử tác dụng với dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$.

+ Nếu có kết tủa xuất hiện → mẫu thử là Ba(NO$_{3}$)$_{2}$.

Ba(NO$_{3}$)$_{2}$ + H$_{2}$SO$_{4}$ → BaSO$_{4}$↓ + 2HNO$_{3}$.

+ Nếu có khí thoát ra → mẫu thử là K$_{2}$CO$_{3}$.

K$_{2}$CO$_{3}$ + H$_{2}$SO$_{4}$ → K$_{2}$SO$_{4}$ + CO$_{2}$↑ + H$_{2}$O.

Chất B làm xanh quỳ tím và không tạo kết tủa với dung dịch BaCl$_{2}$ nên chất B là NaOH.

Chất C không làm đổi màu quỳ tím và không tạo kết tủa với dung dịch BaCl$_{2}$ nên chất C là H$_{2}$O.

Chất D làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ và không tạo kết tủa với dung dịch BaCl$_{2}$ nên chất D là HCl.

Chất A làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ và tạo kết tủa với dung dịch BaCl$_{2}$ nên chất A là H$_{2}$SO$_{4}$.

BaCl$_{2}$ + H$_{2}$SO$_{4}$ → BaSO$_{4}$↓ + 2HCl.