Sulfuric acid H2SO4 và muối sulfate: tính chất, tính oxi hóa, háo nước, sản xuất và bài tập có đáp án Hóa 11

Sulfuric acid (H2SO4) loãng là acid mạnh, H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh, háo nước và hút ẩm. Phản ứng với kim loại, phi kim, sản xuất theo phương pháp tiếp xúc, muối sulfate và nhận biết ion sulfate bằng Ba2+, ví dụ và bài tập có đáp án Hóa 11.

Sulfuric acid là gì?

Sulfuric acid có công thức $\ce{H2SO4}$, là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, tan vô hạn trong nước và tỏa nhiều nhiệt. Dung dịch loãng là acid mạnh, còn $\ce{H2SO4}$ đặc có tính oxi hóa mạnh, tính háo nước và hút ẩm, nên được gọi là "vua của các hóa chất".

Sulfuric acid loãng và đặc

Loại	Tính chất	Ví dụ
Loãng	Acid mạnh: đổi màu quỳ, tác dụng kim loại đứng trước H, oxide base, base, muối	$\ce{Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2}$
Đặc nóng	Oxi hóa mạnh với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt), sản phẩm khử thường là $\ce{SO2}$	$\ce{Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O}$; $\ce{2Fe + 6H2SO4 -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O}$
Đặc	Oxi hóa phi kim	$\ce{C + 2H2SO4 -> CO2 + 2SO2 + 2H2O}$
Đặc	Háo nước (làm than hóa đường)	$\ce{C12H22O11 ->[H2SO4] 12C + 11H2O}$

Ví dụ 1

Cho $6{,}4$ g Cu vào $\ce{H2SO4}$ đặc nóng dư. Tính thể tích $\ce{SO2}$ (điều kiện chuẩn).

$n_{\ce{Cu}} = 0{,}1$ mol nên $n_{\ce{SO2}} = 0{,}1$ mol, $V = 2{,}479$ L.

Ví dụ 2

Vì sao $\ce{H2SO4}$ đặc dùng làm khô khí $\ce{CO2}$ ẩm?

$\ce{H2SO4}$ đặc hút nước mạnh và không phản ứng với $\ce{CO2}$.

Sản xuất sulfuric acid

Tạo $\ce{SO2}$: $\ce{S + O2 -> SO2}$ hoặc $\ce{4FeS2 + 11O2 -> 2Fe2O3 + 8SO2}$.
Oxi hóa: $\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3}$ ($450\ ^\circ\text{C}$, $\ce{V2O5}$).
Hấp thụ $\ce{SO3}$ vào $\ce{H2SO4}$ đặc tạo oleum: $\ce{H2SO4 + nSO3 -> H2SO4.nSO3}$, rồi pha loãng oleum thành $\ce{H2SO4}$ đặc.

Xem bài: Sulfur và sulfur dioxide

Xem bài: Ứng dụng cân bằng hóa học trong sản xuất

Muối sulfate và nhận biết ion sulfate

$\ce{BaSO4}$ kết tủa trắng, không tan trong acid; nhận biết ion $\ce{SO4^{2-}}$ bằng $\ce{Ba^{2+}}$: $\ce{Ba^{2+} + SO4^{2-} -> BaSO4 v}$.
$\ce{CaSO4.2H2O}$ (thạch cao sống), $\ce{CaSO4.H2O}$ (thạch cao nung, bó bột), $\ce{CuSO4.5H2O}$ màu xanh.
$\ce{(NH4)2SO4}$ làm phân đạm; $\ce{Al2(SO4)3}$ làm trong nước.

Ví dụ 3

Nhận biết hai dung dịch $\ce{Na2SO4}$ và $\ce{NaCl}$.

Thêm $\ce{BaCl2}$: $\ce{Na2SO4}$ cho kết tủa trắng $\ce{BaSO4}$, $\ce{NaCl}$ không hiện tượng.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Viết phương trình $\ce{Fe}$ tác dụng với $\ce{H2SO4}$ loãng.
Viết phương trình $\ce{Mg}$ tác dụng với $\ce{H2SO4}$ đặc nóng tạo $\ce{SO2}$.
Giải thích hiện tượng đường bị hóa đen khi cho $\ce{H2SO4}$ đặc vào.
Nhận biết gốc $\ce{SO4^{2-}}$ bằng thuốc thử nào?
Nêu ba giai đoạn sản xuất $\ce{H2SO4}$ trong công nghiệp.

Đáp án

$\ce{Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2}$.
$\ce{Mg + 2H2SO4 -> MgSO4 + SO2 + 2H2O}$.
$\ce{H2SO4}$ đặc háo nước, lấy $\ce{H2O}$ khỏi đường, để lại carbon màu đen.
Dung dịch chứa $\ce{Ba^{2+}}$ ($\ce{BaCl2}$): tạo kết tủa trắng $\ce{BaSO4}$.
Đốt S/pyrite tạo $\ce{SO2}$; oxi hóa $\ce{SO2}$ thành $\ce{SO3}$; hấp thụ $\ce{SO3}$ tạo oleum rồi pha loãng.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Sulfur và sulfur dioxide

Xem tất cả bài học chủ điểm Nitrogen và sulfur

Câu hỏi thường gặp

Sulfuric acid có tính chất gì?

Loãng là acid mạnh; đặc oxi hóa mạnh, háo nước, hút ẩm.

Pha loãng H2SO4 đặc như thế nào?

Rót từ từ acid vào nước, không làm ngược lại.

Nhận biết ion sulfate bằng gì?

Dung dịch muối barium, tạo kết tủa $\ce{BaSO4}$ trắng.

H2SO4 sản xuất bằng phương pháp nào?

Phương pháp tiếp xúc.