Hoá học 11 KNTT Bài 8: Sulfuric acid và muối sulfate

a. Cấu tạo phân tử

− Phân tử sulfuric acid (H₂SO₄) có công thức cấu tạo:

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.

Hình 8.1. Liên kết hydrogen giữa các phân tử sulfuric acid

b. Tính chất vật lí

− Ở điều kiện thường, sulfuric acid là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, có tính hút ẩm mạnh.

− Dung dịch sulfuric acid 98% có khối lượng riêng 1,84 g/cm³, nặng gần gấp hai lần nước.

− Sulfuric acid tan vô hạn trong nước và toả rất nhiều nhiệt.

Tuyệt đối không tự ý pha loãng sulfuric acid. Khi pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc, để đảm bảo an toàn phải rót từ từ dung dịch sulfuric acid đặc vào nước, vừa rót vừa khuấy (không làm ngược lại).

 

Hình 8.2. Cách pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc

c. Quy tắc an toàn

Bảo quản

− Sulfuric acid được bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt đặt ở vị trí chắc chắn.

− Đặt chai, lọ đựng dung dịch sulfuric acid đặc cách xa các dịch Sulfuric acid đặc cách xa các lọ chứa chất dễ gây cháy, nổ như chlorate, perchlorate, permanganate, dichromate.

Hình 8.3. Kí hiệu cảnh báo sự nguy hiểm của sulfuric acid

Sử dụng

Sulfuric acid gây bỏng khi rơi vào da, do vậy khi sử dụng cần tuân thủ các nguyên tắc

(1) Sử dụng găng tay, đeo kính bảo hộ, mặc áo thí nghiệm.

(2) Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.

(3) Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót acid.

(4) Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng acid còn thừa phải thu hồi vào lọ đựng.

(5) Không được đổ nước vào dung dịch acid đặc.

Sơ cứu khi bỏng acid

Khi bị bỏng sulfuric acid cần thực hiện sơ cứu theo các bước sau:

(1) Nhanh chóng rửa ngay với nước lạnh nhiều lần để làm giảm lượng acid bám trên da.

Nếu bị bỏng ở vùng mặt nhưng acid chưa bắn vào mắt thì nhắm chặt mắt khi ngâm rửa. Nếu acid đã bắn vào mắt thì úp mặt vào chậu nước sạch, mở mắt và chớp nhiều lần để rửa acid.

(2) Sau khi ngâm rửa bằng nước, cần tiến hành trung hoà acid bằng dung dịch NaHCO₃ loãng (khoảng 2%).

(3) Băng bó tạm thời vết bỏng bằng băng sạch, cho người bị bỏng uống bù nước điện giải rồi đưa đến cơ sở y tế gần nhất.

d. Tính chất hoá học

Dung dịch sulfuric acid loãng

Dung dịch sulfuric acid loãng có đầy đủ tính chất của một acid mạnh.

Dung dịch sulfuric acid đặc

Tính acid

Dung dịch sulfuric acid đặc có tính acid mạnh và khó bay hơi, được sử dụng để điều chế một số acid dễ bay hơi.

Ví dụ: Dung dịch sulfuric acid đặc được dùng trong công nghiệp để điều chế HF bằng cách tác dụng với quặng fluorite.

CaF₂ + H₂SO₄ \(\xrightarrow{{{250}^{o}C}}\) CaSO₄ + 2HF

Tính oxi hoá

− Dung dịch sulfuric acid đặc thể hiện tính oxi hoá mạnh, nhất là khi đun nóng, kèm theo sự giảm số oxi hoá của nguyên tử sulfur:

\(\begin{align} & \overset{+6}{\mathop{S}}\,+2e\to \overset{+4}{\mathop{S}}\, \\ & \overset{+6}{\mathop{S}}\,+6e\to \overset{+0}{\mathop{S}}\, \\ & \overset{+6}{\mathop{S}}\,+8e\to \overset{-2}{\mathop{S}}\, \\ \end{align}\)

− Dung dịch sulfuric acid đặc, nóng oxi hoá được nhiều kim loại, phi kim và hợp chất.

Cu + 2H₂SO₄ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

C +2H₂SO₄ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

2KBr + 2H₂SO₄ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) K₂SO₄ + Br₂ + SO₂ + 2H₂O

Tính háo nước

Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng lấy nước từ hợp chất carbohydrate và khiến chúng hoá đen (hiện tượng than hoá).

e. Ứng dụng

− Sản xuất thuốc nhuộm

− Sản xuất chất tẩy rửa

− Chế biến dầu mỏ

− Sản xuất phân bón

− Sản xuất muối, acid

− Sản xuất chất dẻo, tơ sợi

− Sản xuất thuốc nổ

f. Sản xuất

Giai đoạn 1. Sản xuất sulfur dioxide

S(s) + O₂(g) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) SO₂(g)

4FeS₂(s) + 11O₂(g) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2Fe₂O₃(s) + 8SO₂(g)

Giai đoạn 2. Sản xuất sulfur trioxide

2SO₂(g) + O₂(g) \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2SO₃(g)

Giai đoạn 3. Hấp thụ sulfur trioxide bằng sulfuric acid đặc, tạo ra oleum (hỗn hợp các acid có công thức chung dạng H₂SO₄.nSO₃). Sau đó, pha loãng oleum vào nước thu được dung dịch sulfuric acid loãng.

a. Ứng dụng

− Sản xuất phân đạm (ammonium sulfate)

− Sản xuất thạch cao (calcium sulfate)

− Sản xuất chất cản quang

− Sản xuất khoáng chất bổ sung cho phân bón, thức ăn gia súc (magnesium sulfate)

(barium sulfate)

b. Nhận biết

Nhận biết ion SO₄^2- bằng ion Ba²⁺

Hình 8.6. Phản ứng giữa Na₂SO₄ và BaCl₂