Acid sulfuric, còn được gọi là vitriol (thông thường là dùng để gọi muối sulfate đôi khi là dùng để gọi cho loại acid này), là một acid vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro. H2SO4 là ông hoàng trong ngành công nghiệp hiện nay, Vậy Nhiệt độ sôi của H2SO4 là bao nhiêu? Chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu xem H2SO4 có tính chất, ứng dụng như thế nào nhé.
Axit Sunfuric là gì?
Axit sunfuric là một axit vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro với công thức hóa học là H2SO4. Axit sunfuric là hóa chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước và một phản ứng tỏa nhiệt cao.
Axit sunfuric có những dạng nào?
Axit sunfuric được sử dụng với những mục đích khác nhau vì vậy sẽ tồn tại ở các dạng khác nhau có thể kể đến như là:
Axit sunfuric loãng dùng trong phòng thí nghiệm thường chỉ có 10%
Dùng cho ắc quy khoảng 33,5%
Hàm lượng 62,18% là axit được dùng để sản xuất phân bón
77,67% được dùng trong tháp sản xuất hay axit glover
98% là axit đậm đặc
Tính chất lí hóa của axit sunfuric H2SO4
Tính chất Vật lý
– Axit sunfuric H2SO4 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 H2SO4 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.
Xem thêm tại đây :
- Điều chế axít sunfuric ( H2SO4 ) trong phòng thí nghiệm
- H2SO4 là gì ? Tính chất hóa học và ứng dụng
- BaSO3 ra BaSO4
Tính chất hóa học của H2SO4 đậm đặc
H2SO4 có những tính chất hóa học chung của axit gồm:
Axit sulfuric là một axit mạnh và có tính ion hóa cao.
Hóa chất này có tính ăn mòn cao, phản ứng và hòa tan trong nước. Nó có khả năng oxy hóa rất cao và do đó, hoạt động như một tác nhân oxy hóa mạnh.
Nó có độ biến động rất thấp. Vì lý do này, nó đóng một phần trong việc điều chế các axit dễ bay hơi hơn từ các muối aixt khác.
Axit sulfuric đậm đặc là một chất khử nước rất mạnh. Do đó, hóa chất này được sử dụng để làm khô nhiều loại khí không phản ứng với axit.
Nó có khả năng làm mất nước các chất hữu cơ như tinh bột.
Nó có thể oxy hóa cả phi kim cũng như kim loại.
Các tính chất hóa học của H2SO4 đậm đặc
Tính chất khử nước của H2SO4 đậm đặc
Mất nước đề cập đến quá trình axit sunfuric đậm đặc loại bỏ các phân tử nước không tự do hoặc loại bỏ các nguyên tố hydro và oxy trong chất hữu cơ theo tỷ lệ thành phần nguyên tử hydro và oxy của nước.
Phản ứng tỏa nhiệt của Saccarozo dưới tác dụng của H2SO4
C12H22O11 + H2SO4 -> 12C + 11H2O
Phản ứng với cacbon tạo thành khí CO2, lưu huỳnh điôxít và nước.
C + H2SO4 -> CO2↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O
Phản ứng oxi hóa mạnh
Vì là axit mạnh nên H2SO4 có khả năng phản ứng oxi hóa khử với nhiều chất, hợp chất khác nhau. Tùy vào chất khử, axit sunfuric đậm đặc có thể bị khử thành SO2, S hoặc H2S:
2HBr + H2SO4 (đậm đặc) = Br2 + SO2 + 2H2O
3H2S + H2SO4 (đậm đặc) = 4S + 4H2O
8HI + H2SO4 (đậm đặc) = 4I2 + H2S + 4H2O
Khi nồng độ H2SO4 thay đổi thì chất tạo thành có thể khác nhau như:
Zn + 2H2SO4 (đậm đặc) = ZnSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
3Zn + 4H2SO4 (đậm đặc) = 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO 4 (đậm đặc) = 4ZnSO4 + H2S ↑ + 2H2O
Phản ứng với kim loại
Axit sunfuric đậm đặc ở nhiệt độ thường có thể tác dụng với các kim loại mạnh như sắt và nhôm. Khi đun nóng, axit sunfuric đậm đặc có thể phản ứng với tất cả các kim loại (bao gồm vàng và bạch kim) ngoại trừ iridium và ruthenium để tạo thành muối kim loại hóa trị cao.
Cu + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O
Phản ứng phụ:
5Cu + 4H2SO4 (cô đặc) -> 3CuSO 4 + Cu2S + 4H2O
Tác dụng với sắt III tạo khí CO2, nước và muối sắt.
2Fe + 6H2SO4 (đậm đặc) -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O
Phản ứng với phi kim
Axit sulfuric đậm đặc có thể ôxi hóa phi kim như carbon, lưu huỳnh, phốt pho…Trong loại phản ứng này, axit sunfuric đậm đặc chỉ thể hiện tính chất oxy hóa.
C + 2H2SO4 (đậm đặc) -> CO2 + 2SO2 ↑ + 2H2O
S + H2SO4 (đậm đặc) -> 3SO2 ↑ + 2H2O
2P + 5H2SO4 (đậm đặc) -> 2H3PO4 + 5SO2 ↑ + 2H2O
Phản ứng với các chất khử khác
Ngoài khả năng phản ứng với kim loại, phi kim thì nó còn có thể tác dụng với hydro sunfua , hydro bromua , hydro iodua.
H2S + H2SO4 (đậm đặc) -> S ↓ + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO4 (đậm đặc) -> Br2 + SO2 + 2H2O
8HI + H2SO4 (đậm đặc ) -> 4I2 + H2S + 4H2O
CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF
Tính chất hóa học của axit sunfuric loãng
Có thể phản ứng với hầu hết các kim loại (hoạt động mạnh hơn đồng) và hầu hết các oxit kim loại để tạo ra muối sunfat và nước tương ứng.
Có thể phản ứng với muối chứa ion axit tương ứng với độ axit yếu hơn ion sunfat để tạo ra sunfat và axit yếu tương ứng.
Nó có thể phản ứng với kiềm để tạo ra sulfate và nước tương ứng.
Nó có thể phản ứng với kim loại trước hydro trong một số điều kiện nhất định để tạo ra muối sunfat và hydro tương ứng.
Trong điều kiện đun nóng, nó có thể là chất xúc tác cho quá trình thủy phân protein, disacarit và polysacarit.
Nó có thể hoạt động với chất chỉ thị để làm cho dung dịch thử quỳ tím có màu đỏ và dung dịch thử phenolphthalein không màu không bị đổi màu.
Bài tập về Axit sunfuric H2SO4
Bài 1 Một hợp chất có thành phần theo khối lượng 35,96% S; 62,92 %O và 1,12 %H. Hợp chất này có công thức hóa học là:
A. H2SO3. B. H2SO4. C. H2S2O7. D. H2S2O8.
Hướng dẫn giải bài tập :
Ta gọi công thức của hợp chất là: HxSyOz
⇒ M = (x + 32y + 16z)
Theo bài ra ta có:
Từ (1) và (2) ⇒ x:y = 1:1 = 2:2 (*)
Từ (2) và (3) ⇒ y:z = 2:7 (**)
Vậy từ (*) và (**) ⇒ x:y:z = 2:2:7
⇒ CT: H2S2O7
Kết luận: Đáp án đúng là C
Bài 2:
a) Axit sunfuric đặc được dùng làm khô những khí ẩm, hãy dẫn ra một thí dụ. Có những khí ẩm không được làm khô bằng axit sunfuric đặc, hãy dẫn ra một thí dụ. Vì sao?
b) Axit sunfric đặc có thể biến nhiều hợp chất hữu cơ thành than được gọi là sự hóa than. Dẫn ra những thí dụ về sự hóa than của glocozơ, saccarozơ.
c) Sự làm khô và sự hóa than khác nhau như thế nào?
Hướng dẫn giải
a) Axit sunfuric đặc được dùng làm khô những khí ẩm. Thí dụ làm khô khí CO2, không làm khô được khí H2S, H2, …(do có tính khử).
H2SO4 đặc + H2 → SO2 + 2H2O
H2SO4 đặc + 3H2S → 4S + 4H2O
b) Axit sunfuric đặc có thể biến nhiều hợp chất hữu cơ thành than:
C6H12O6 → 6C + 6H2O
C12H22O11 → 12C + 11H2O
c) Sự làm khô: chất được làm khô không thay đổi.
– Sự hóa than: chất tiếp xúc với H2SO4 đặc biến thành chất khác trong đó có cacbon.
Bài 3: Có 100ml dung dịch H2SO4 98%, khối lượng riêng là 1,84 g/ml. Người ta muốn pha loãng thể tích H2SO4 trên thành dung dịch H2SO4 20%.
a) Tính thể tích nước cần dung để pha loãng.
b) Khi pha loãng phải tiến hành như thế nào?
Hướng dẫn giải :
a) Thể tích nước cần dùng để pha loãng.
Theo bài ra, khối lượng của 100ml dung dịch axit 98% là: 100ml × 1,84 g/ml = 184g
Khối lượng H2SO4 nguyên chất trong 100ml dung dịch trên: (184 x 94)/100 = 180,32g
Khối lượng dung dịch axit 20% có chứa 180,32g H2SO4 nguyên chất: (180,32 x 100)/20 = 901,6g
Khối lượng nước cần bổ sung vào 100ml dung dịch H2SO4 98% để có được dung dịch 20%: 901,6g – 184g = 717,6g
Vì D của nước là 1 g/ml nên thể tích nước cần bổ sung là 717,6 ml.
b) Cách tiến hành khi pha loãng:
– Khi pha loãng lấy 717,6 ml H2O vào ống đong hình trụ có thể tích khoảng 2 lít. Sau đó cho từ từ 100ml H2SO4 98% vào lượng nước trên, đổ axit chảy theo một đũa thủy tinh, sau khi đổ vài giọt nên dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ đều. Không được đổ nước vào axit 98%, axit sẽ bắn vào da, mắt,… và gây bỏng da hoặc cháy quần áo.