Bài 33: Axit sunfuric và muối sunfat

I. AXIT SUNFURIC (H₂SO₄)

1. Tính chất vật lý

• H₂SO₄ là chất lỏng, sánh như dầu, không màu, không bay hơi và nặng gấp 2 lần nước.

• Tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt. Nếu rót nước vào H₂SO₄, nước sẽ sôi đột ngột và làm bắn những giọt axit ra xung quanh gây nguy hiểm. Vì vậy, khi muốn pha loãng axit sunfuric đặc, người ta phải rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh mà không được làm ngược lại.

              a) Cách pha loãng không an toàn                      b) Cách pha loãng an toàn (cho từ từ H₂SO₄ vào nước)

2. Tính chất hóa học 

a) Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng

Dung dịch axit sunfuric loãng có đầy đủ tính chất của một axit gồm:

• Đổi màu quỳ tím thành màu đỏ.

• Tác dụng với kim loại hoạt động, giải phóng khí hiđro.

Zn   +   H₂SO₄   →  ZnSO₄  +  H₂

• Tác dụng với bazơ và oxit bazơ.
• Tác dụng được nhiều muối nếu sản phẩm thu được có chất kết tủa hoặc chất khí hoặc nước.

b) Tính chất của axit sunfuric đặc

Ngoài tính axit mạnh, axit sunfuric đặc còn có những tính chất hóa học đặc trưng sau:

• Tính oxi hóa mạnh

Axit sunfuric H₂SO₄ đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh gây ra bởi gốc SO₄^2- trong đó S có số oxi hóa cao nhất (+6).

Axit sunfuric đặc, nóng có tính oxi hóa rất mạnh, nó oxi hóa được hầu hết các kim loại (trừ Au,Pt), nhiều phi kim (C,S,P,...) và nhiều hợp chất.

Tác dụng với kim loại:

Tổng quát: M +  H₂SO_{4 đặc}  →  M₂(SO₄)_n   +  {SO₂, H₂S, S}  + H₂O 

(n là hóa trị cao nhất của kim loại M)

Lưu ý: Al, Cr, Fe bị thụ động trong dung dịch H₂SO₄ đặc nguội.

 Tác dụng với phi kim có tính khử:

Tác dụng với hợp chất:

• Tính háo nước

Axit sufuric đặc hấp thụ mạnh nước. Nó làm than hóa các hợp chất gluxit ví dụ như saccarozơ.

Khi nhỏ H₂SO₄ đặc vào đường saccarozơ 

Tiếp theo, một phần cacbon bị H₂SO₄ đặc oxi hóa thành khí CO₂ và SO₂ bay lên làm sủi bọt, đẩy cacbon màu đen trào ra khỏi cốc.

C  +  2H₂SO₄   →  CO₂   +  2SO₂  +  2H₂O

Đường bị axit sunfuric H₂SO₄ than hóa.

Nếu để da thịt tiếp xúc với axit H₂SO₄ đặc sẽ bị bỏng rất nặng, vì vậy khi sử dụng axit sunfuric phải hết sức cẩn thận.

3. Ứng dụng

Axit sunfuric là hóa chất quan trọng có ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất và là hóa chất được sản xuất nhiều nhất trên thế giới. Hằng năm, các nước trên thế giới sản xuất đến khoảng 260 triệu tấn H₂SO₄.

Axit sunfuric được dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, chế biến dầu mỏ...

4. Sản xuất axit sunfuric

Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc bao gồm 3 công đoạn chính:

a) Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂)

Đốt cháy lưu huỳnh hoặc quặng pirit sắt FeS₂ 

S  +  O₂     SO₂

FeS₂   +  O₂     Fe₂O₃  +  SO₂

b) Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃) 

Oxi hóa SO₂ bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ khoảng từ 450^oC - 500^oC với chất xúc tác là vandi (V) oxit V₂O₅:

c) Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄ 

Dùng H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃, thu được oleum H₂SO₄.nSO₃:

 H₂SO₄    +     nSO₃   →  H₂SO₄.nSO₃

Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum sẽ thu được H₂SO₄ đặc:

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

II. MUỐI SUNFAT, NHẬN BIẾT ION SUNFAT

1. Muối sunfat 

Là muối của axit sunfuric. Có 2 loại muối sunfat:

• Muối sunfat trung hòa chưa ion sunfat SO₄^2-. Đa số các muối sunfat đều tan trừ BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄ không tan, CaSO₄ ít tan.
• Muối axit (muối hidrosunfat) chứa ion hidrosunfat HSO₄^-.

2. Nhận biết ion sunfat

• Thuốc thử: dung dịch muối của bari hoặc dung dịch Ba(OH)₂. 
• Hiện tượng: Có kết tủa trắng, không tan trong axit là BaSO₄

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!