Tính chất hóa học của axit sunfuric H2SO4 và ứng dụng

Axit sunfuric là nột hợp chất có công thức hóa học là H2SO4 và rất quen thuộc trong hóa học, đặc biệt là trong chương trình hóa học lớp 10. Vậy đây là chất gì? Tính chất vật lý, tính chất hóa học của axit sunfuric là gì? Cách điều chế và ứng dụng của nó trong cuộc sống? Bài viết dưới đây, VOH Giáo dục sẽ giải đáp các thắc mắc trên cho các em học sinh thật chi tiết và dễ hiểu. Mời các em học sinh tham khảo: 

Giới thiệu chung

Axit sunfuric ( hay acid sulfuric) là một axit vô cơ gồm các nguyên tố hóa học hidro oxi và lưu huỳnh, có công thức phân tử là  . Công thức cấu tạo là

Axit sunfuric là một chất lỏng không màu, không mùi và sánh lỏng, tan vô hạn trong nước. Nó có khối lượng riêng là 1,84 g/cm³, nhiệt độ nóng chảy là 10°C, nhiệt độ sôi là 338 °C 

Axit sunfuric đặc có đặc tính háo nước và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước mà không làm ngược lại, vì có thể gây bỏng nặng. 

Vì có đặc tính háo nước axit sunfuric còn có khả năng hút nước, làm than hóa các hợp chất hữu cơ.

Tính chất hóa học của axit sunfuric

Axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng)

loãng là một axit mạnh, có đầy đủ các tính chất hóa học chung của một axit.

Axit sunfuric loãng làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

Axit sunfuric có khả năng làm quỳ tím hóa đỏ do tính axit mạnh của nó.

Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại 

Axit sunfuric loãng có khả năng tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại

K>Ba>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe2+>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg+>Ag>Pt>Au

Ví dụ:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

 Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

H₂SO₄ + Ba → BaSO₄ + H₂

Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ

2NaOH + H₂SO₄  → Na₂SO₄ + 2H₂O

H₂SO₄  + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

Cu(OH)₂ + H₂SO₄  → CuSO₄+ 2H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄  → BaSO₄ + 2H₂O

Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ

H₂SO₄  + MgO → MgSO₄ + H₂O

H₂SO₄  + CuO → CuSO₄ + H₂O

Axit sunfuric loãng tác dụng với muối 

H₂SO₄  + Na₂CO₃ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + CaCO₃  →CaSO₄ + CO₂ + H₂O

H₂SO₄  + BaCl₂  → BaSO₄  +2HCl

Axit sunfuric đặc (H2SO4 đặc)

Trong H₂SO₄ thì S có mức oxi hóa +6 cao nhất nên H₂SO₄ đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh và có tính háo nước.

Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

Axit sunfuric tác dụng với kim loại tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như SO₂, H₂S, S.

2Al +H₂SO_{4 đặc nóng}   → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

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

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

3Cr + 4H₂SO_{4 đặc nóng}  → 3CrSO₄ + 4H₂O + S

Khi giải bài tập về phần axit sunfuric đặc nóng thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố.

*Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO 3 đặc, nguội 

Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim

C +2H₂SO_{4 đặc nóng} → CO₂ +2SO₂ + 2H₂O

S +2H₂SO_{4 đặc nóng} → 3SO₂ + 2H₂O

Axit sunfuric đặc tác dụng với các chất khử khác

H₂SO_{4 đặc nóng} + 8HI → H₂S + 4I₂ + 4H₂O

Tính háo nước 

Điều chế

Axít sulfuric được sản xuất trong công nghiệp từ lưu huỳnh, oxi và nước theo phương pháp tiếp xúc; hoặc có thể sản xuất axit sulfuric từ quặng pirit sắt.

Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra điôxít lưu huỳnh.

S + O₂ → SO₂

Hoặc quặng pirit sắt sẽ bị đốt trong không khí giàu oxi tạo ra SO₂

 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Sau đó nó bị ôxi hóa thành lưu huỳnh trioxit bởi ôxi với sự có mặt của chất xúc tác ôxít vanadi (V₂O₅)

Cuối cùng lưu huỳnh trioxit được hòa tan bằng nước.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Ngoài ra, SO₃ cũng bị hấp thụ bởi H₂SO₄ để tạo ra ôleum (H₂SO₄.xSO₃), oleum sau đó được pha loãng tạo thành dung dịch axit.

H₂SO₄ + xSO₃ →  H₂SO₄.xSO₃

Ôleum sau đó phản ứng với nước để tạo H₂SO₄ đậm đặc.

H₂SO₄.xSO₃+ xH₂O → (x+1)H₂SO₄

Ứng dụng

Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu, được dùng nhiều trong công nghiệp sản xuất với vai trò là nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác: 

• Điều chế các axít khác, các loại muối sunfat
• Tẩy rửa kim loại trước khi mạ, sơn màu
• Sản xuất tơ sợi hóa học
• Chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, dược phẩm, chất giặt tẩy rửa tổng hợp
• Có các loại axít dùng để chế tạo ắc quy
• Xử lý nước thải, sản xuất phân bón

Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về khái niệm và tính chất của axit sunfuric, các em học sinh nhớ làm nhiều bài tập về phần kim loại tác dụng với axit sunfuric loãng và đặc nóng để nắm vững trọng tâm về phần này.