Bài 4. Một số axit quan trọng

A. AXIT CLOHIĐRIC (HCl)

I. Tính chất

1. Tính chất vật lý 

• Dung dịch khí hidro clorua tan trong nước gọi là axit clohidric.
• Dung dịch HCl đậm đặc là dung dịch bão hòa hiđroclorua, có nồng độ khoảng 37%, từ đây ta có thể pha chế thành dung dịch HCl có nồng độ khác nhau.

2. Tính chất hóa học

HCl là một axit mạnh, có đầy đủ tính chất của một axit mạnh.

• Làm đổi màu chất chỉ thị

Axit HCl làm đổi màu giấy quỳ tím thành đỏ.

• Tác dụng với kim loại

Axit HCl tác dụng với nhiều kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học (Mg, Al, Zn, Fe,...) tạo thành muối clorua và giải phóng khí hiđro.

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Fe  +  2HCl  →  FeCl₂  +  H₂

• Tác dụng với bazơ tạo thành muối và nước.

HCl + NaOH   →   NaCl + H₂O

2HCl  +  Cu(OH)₂    →   CuCl₂   +  H₂O

• Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối clorua và nước.

2HCl + BaO  →  BaCl₂ + H₂O

Ngoài ra, axit clohiđric còn tác dụng với muối (tính chất này sẽ học ở bài 9).

II. Ứng dụng

• Điều chế các muối clorua.
• Làm sạch bề mặt kim loại trước khi hàn.
• Tẩy gỉ kim loại trước khi sơn, tráng, mạ kim loại.

• Dùng trong chế biến thực phẩm, dược phẩm...

B. AXIT SUNFURIC (H₂SO₄)

I. Tính chất vật lí

Axit sunfuric H₂SO₄ là chất lỏng sánh, không màu, nặng gấp hai lần nước, không bay hơi, tan dễ dàng trong nước và tỏa nhiều nhiệt.

Chú ý: Axit sunfuric H₂SO₄ đặc khi tan trong nước tạo ra một lượng nhiệt rất lớn. Nếu đổ nước vào dung dịch axit H₂SO₄ đặc, nước sẽ sôi đột ngột kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Cho nên khi muốn pha loãng dung dịch axit H₂SO₄ đặc tan phải đổ từ từ dung dịch axit chảy dọc theo đũa thủy tinh vào nước, khuấy đều. Tuyệt đối không làm ngược lại.

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

II. Tính chất hóa học

Axit sunfuric loãng và axit sunfuric đặc có một số tính chất hóa học khác nhau.

1. Tính chất hóa học của axit H₂SO₄ loãng

Tương tự axit clohiđric HCl, axit sunfuric H₂SO₄ loãng có đầy đủ tính chất của một axit mạnh.

• Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.
• Tác dụng với nhiều kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học (Mg, Al, Zn, Fe,...) tạo thành muối sunfat và giải phóng khí hiđro.

Fe   +  H₂SO_{4 loãng}   →   FeSO₄   +   H₂

• Tác dụng với bazơ tạo thành muối sunfat và nước.

H₂SO_4 loãng    +   Cu(OH)₂    →    CuSO₄    +  2H₂O

• Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối sunfat và nước.

3H₂SO_4 loãng    +  Fe₂O₃    →   Fe₂(SO₄)₃   +   3H₂O

Ngoài ra axit sunfuric loãng còn tác dụng được với muối (học ở bài 9).

2. Tính chất hóa học riêng của axit sunfuric đặc

a. Tác dụng với kim loại

Axit H₂SO₄ đặc tác dụng với nhiều kim loại nhưng không giải phóng khí hiđro. Sản phẩm tạo thành là muối sunfat (hóa trị cao nhất).

Cu + 2H₂SO_{4 đặc,nóng} → CuSO₄ + SO₂↑ + H₂O

2Fe + 6H₂SO_{4 đặc,nóng} → Fe₂(SO4)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

a. Tính háo nước.

Thí nghiệm: Phản ứng giữa H₂SO₄ đặc  và đường.

Hiện tượng: Màu trắng của đường chuyển sang màu vàng nâu rồi cuối cùng chuyển thành khối đen xốp bị bọt khí đẩy lên khỏi miệng cốc. Phản ứng tỏa rất nhiều nhiệt.

Giải thích: Chất rắn màu đen là cacbon, thành phần của đường gồm 3 nguyên tố C, H, O, H₂SO₄ đặc đã loại bỏ đi hai nguyên tố (có trong thành phần của nước) là H và O ra khỏi đường. Dó đó, người ta nói rằng H₂SO₄ đặc có tính háo nước: 

C₁₂H₂₂O₁₁      12C + 11H₂O

Sau đó, một phần C vừa sinh ra lại bị H₂SO₄ đặc oxi hóa thành khí CO₂ và SO₂ bay lên kéo theo C dâng lên miệng cốc. 

III. Ứng dụng

Hàng năm, thế giới sản xuất hơn 200 triệu tấn axit H₂SO₄ . Axit H₂SO₄ là nguyên liệu của nhiều ngành sản xuất hóa học như sản xuất phân bón, phẩm nhuộm, chế biến dầu  mỏ,...

IV. Sản xuất axit H₂SO₄ 

Trong công nghiệp, axit sunfuric được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc. Nguyên liệu là lưu huỳnh (hoặc quặng pirit sắt), không khí và nước.

Quá trình sản xuất axit H₂SO₄ gồm 3 công đoạn sau:

• Sản xuất lưu huỳnh đi oxit bằng cách đốt lưu huỳnh hoặc pirit sắt trong không khí:

S + O₂    SO₂

Hoặc    4FeS₂ +  11O₂     8SO₂ +   2Fe₂O₃

• Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO₂, có xúc tác là V₂O₅ ở 450^oC:

2SO₂    +   O₂       \(\underrightarrow{V_2O_5,t^o}\)       2SO₃

• Sản xuất axit H₂SO₄ bằng cách cho SO₃ tác dụng với nước:

                    SO₃ + H₂O →  H₂SO₄

V. Nhận biết axit H₂SO₄ và muối sunfat

Thuốc thử đển nhận biết axit sunfuric và muối sunfat là dung dịch muối bari như bari clorua BaCl₂, bari nitrat Ba(NO₃)₂ hoặc  dùng bari hidroxit Ba(OH)₂. Hiện tượng để nhận biết là phản ứng tạo kết tủa màu trắng BaSO₄ không tan trong nước và axit.

Na₂SO₄  +   BaCl₂    →   BaSO₄↓  +  2NaCl

H₂SO₄  +   Ba(OH)₂  →   BaSO₄↓   +  2H₂O 

Để phân biệt axit sunfuric và muối sunfat, ta có thể dụng một số kim loại như Mg, Zn, Al, Fe... 

1. Dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng có đầy đủ những tính chất hóa học của axit.

2. Axit sunfuric đặc tác dụng với nhiều kim loại, không giải phóng khí hidro và có tính háo nước.

3. Axit clohiđric và axit sunfuric có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.

4. Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc.

5. Nhận biết axit sunfuric và dung dịch muối sunfat bằng thuốc thử là dung dịch muối bari hoặc bari hidroxit.

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!