BÀI 4. MỘT SỐ AXIT QUAN TRỌNG
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
A. AXIT CLOHIĐRIC HCl
I. Tính chất
1. Tính chất vật lí:
Khi hòa tan khí HCl vào nước ta thu được dung dịch HCl.
Dung dịch HCl đậm đặc là dung dịch bão hòa hiđroclorua, có nồng độ khoảng 37%.
2. Tính chất hóa học:
HCl là một axit mạnh, có đầy đủ tính chất của một axit mạnh
a) làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.
b) tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,...)
Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2
c) Tác dụng với bazơ tạo thành muối và nước.
Cu(OH)2 + 2HCl ® CuCl2 + H2O
d) tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối và nước
CuO + 2HCl ® CuCl2 + H2O
e) Tác dụng với một số muối.
AgNO3 + HCl ® AgCl + HNO3
II. Ứng dụng
HCl dùng để:
- 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 H2SO4 là chất lỏng sánh, không màu, nặng gấp hai lần nước, không bay hơi, tan dễ dàng trong nước và tỏa nhiều nhiệt
II. Tính chất hóa học
Axit H2SO4 loãng và H2SO4 đặc có những tính chất hóa học khác nhau.
1. Tính chất hóa học của axit H2SO4 loãng:
H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất của một axit mạnh.
a) làm đổi màu quỳ tím thành đỏ
b) tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,...)
Fe + H2SO4® FeSO4 + H2
c) tác dụng với bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
Cu(OH)2 + H2SO4 ® CuSO4 + 2H2O
d) tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
CuO + H2SO4 ® CuSO4 + H2O
e) tác dụng với một số muối:
BaCl2 + H2SO4 ® BaSO4 + 2HCl
2. Axit H2SO4 đặc có tính chất hóa học riêng;
a) Tác dụng với kim loại:
Axit H2SO4 đặc tác dụng với nhiều kim loại nhưng không giải phóng khí hiđro.
Cu + 2H2SO4 đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CuSO4 + 2H2O + SO2
b) Tính háo nước: Cho axit H2SO4 vào đường, đường sẽ hóa thành than.
C12H22O11 \(\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}\,dac,\,{{t}^{o}}}\)12C + 11H2O
III. Ứng dụng
Hàng năm, thế giới sản xuất gần 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.
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 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) SO2
- Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO2, có xúc tác là V2O5 ở 4500C
2SO2 + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)2SO3
Sản xuất axit H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với nước:
SO3 + H2O → H2SO4
V. Nhận biết axit H2SO4 và muối sunfat
- Để nhận ra axit H2SO4 trong các axit và nhận ra muối sunfat trong các muối, ta dùng thuốc thử là dung dịch muối bari.
- Khi cho dung dịch muối bari vào dung dịch H2SO4 hoặc muối sunfat, thấy có chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước và trong axit là BaSO4 xuất hiện.
H2SO4 + BaCl2 → 2HCl + BaSO4
Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1. Phương pháp giải bài tập nhận biết
- Muốn nhận biết hay phân biệt các chất bằng phương pháp hóa học ta phải dựa vào phản
ứng đặc trưng và có các dấu hiệu như : có chất kết tủa tạo thành sau phản ứng, đổi màu dung dịch, giải phóng chất có mùi hoặc có hiện tượng sủi bọt khí, ...
- Để làm tốt dạng bài tập này, học sinh cần ghi nhớ tính chất vật lí và tính chất hóa học của axit và các chất đã học để có khả năng so sánh tính chất hóa học của các chất, tìm ra dấu hiệu nhận biết chất, đồng thời viết được phương trình phản ứng minh họa cho tính chất đó (nếu có).
2. Phương pháp giải bài tập tính theo phương trình phản ứng
+ Bước 1: Tính mol chất đề bài cung cấp.
+ Bước 2: Viết phương trình phản ứng xảy ra.
+ Bước 3: Dựa vào mol chất đề bài cung cấp, sử dụng cách tính theo phương trình phản ứng để tính lượng chất đề bài yêu cầu.
3. Phương pháp giải bài tập hỗn hợp chất
+ Bước 1: Gọi x, y lần lượt là số mol của mỗi chất trong hỗn hợp chất.
+ Bước 2: Dựa vào 2 số liệu (số liệu về khối lượng hỗn hợp chất, số mol hỗn hợp chất, …) đề bài cho để lập hệ 2 ẩn 2 phương trình.
+ Bước 3: Giải hệ phương trình bằng cách dùng máy tính casio để giải, hoặc tính giá trị x theo y từ phương trình thứ nhất, sau đó thay vào phương trình thứ 2 để giải phương trình bậc nhất 1 ẩn y ở phương trình thứ 2 Þ x, y và các đại lượng đề bài yêu cầu.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 19 SGK hóa học 9)
Có những chất: CuO, BaCl2 , Zn, ZnO. Chất nào nói trên tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra:
a) chất khí cháy được trong không khí ?
b) dung dịch có màu xanh lam.
c) chất kết tủa màu trắng không tan trong nước và axit ?
d) dung dịch không màu và nước ?
Viết tất cả các phương trình hóa học.
Hướng dẫn giải:
a) Khí cháy được trong không khí là hiđro
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
b) Dung dịch có màu xanh lam là dung dịch muối đồng (II)
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
c) Chất kết tủa trắng không tan trong nước và axit là BaSO4
BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4
d) Dung dịch không màu là muối kẽm.
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
Bài 2 (trang 19 SGK hóa học 9)
Sản xuất axit sunfuric trong công nghiệp cần phải có những nguyên liệu chủ yếu nào ? Hãy cho biết mục đích của mỗi công đoạn sản xuất axit sunfuric và dẫn ra những phản ứng hóa học.
Hướng dẫn giải:
Nguyên liệu là lưu huỳnh (hoặc quặng pirit), không khí và nước
- Sản xuất SO2 bằng cách đốt S trong không khí
S + O2 ® SO2
- Sản suất SO3 bằng cách oxi hóa SO2( chất xúc tác là V2O5 ở nhiệt độ 450 độ C)
2SO2 + O2 ® 2SO3
- Sản xuất H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với H2O
SO3 + H2O ® H2SO4
Bài 3 (trang 19 SGK hóa học 9)
Bằng cách nào có thể nhận biết được từng chất trong mỗi cặp chất sau theo phương pháp hóa học ?
a) Dung dịch HCl và dung dịch H2SO4
b) Dung dịch NaCl và dung dịch Na2SO4
c) Dung dịch Na2SO4 và H2SO4
Viết phương trình hóa học
Hướng dẫn giải:
a) Cho dung dịch BaCl2 vào hai ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dung dịch HCl và H2SO4
Ở ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa thì ống nghiệm đó chứa dung dịch H2SO4; ống nghiệm còn lại không thấy hiện tượng Þ ống nghiệm đó chứa dung dịch HCl.
BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4
b) Cho dung dịch BaCl2 vào hai ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dung dịch NaCl và Na2SO4
Ở ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa thì ống nghiệm đó chứa dung dịch Na2SO4; ống nghiệm còn lại không thấy hiện tượng Þ ống nghiệm đó chứa dung dịch NaCl.
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4
c) Cho quỳ tím vào từng dung dịch: dung dịch làm quỳ tím đối sang màu đỏ là dung dich H2SO4, dung dịch không làm đổi màu quỳ tím là dung dịch muối Na2SO4.
Bài 4 (trang 19 SGK hóa học 9)
Bảng dưới đây cho biết kết quả của 6 thí nghiệm xảy ra giữa Fe và dung dịch H2SO4 loãng. Trong mỗi thí nghiệm người ta dùng 0,2 gam Fe tác dụng với thể tích bằng nhau của axit, nhưng có nồng độ khác nhau
Những thí nghiệm nào chứng tỏ rằng:
a) Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nhiệt độ ?
b) Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng diện tích tiếp xúc ?
c) Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nồng độ axit ?
Hướng dẫn giải:
So sánh các điều kiện: nồng độ axit, nhiệt độ của dung dịch H2SO4 loãng và trạng thái của sắt với thời gian phản ứng để rút ra:
a) Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nhiệt độ.
b) Thí nghiệm 3 và thí nghiệm 5 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng diện tích tiếp xúc.
c) Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 6 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nồng độ của dung dịch H2SO4 .
Bài 5 (trang 19 SGK hóa học 9)
Hãy sử dụng những chất có sẵn: Cu, Fe, CuO, KOH, C6H12O6 (glucozơ), dung dịch H2SO4 loãng, H2SO4 đặc và những dụng cụ thí nghiệm cần thiết để làm những thí nghiệm chứng minh rằng:
a) Dung dịch H2SO4 loãng có những tính chất hóa học của axit
b) H2SO4 đặc có những tính chất hóa học riêng
Viết phương trình hóa học cho mỗi thí nghiệm.
Hướng dẫn giải:
a) Để chứng minh dung dịch H2SO4 loãng có những tính chất hóa học của axit, ta thực hiện các thí nghiệm:
Cho axit H2SO4 loãng lần lượt phản ứng với Fe, CuO, KOH:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (có khí thoát ra)
CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4 (dung dịch có màu xanh lam)
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O
b) Để chứng minh dung dịch H2SO4 đặc có những tính chất hóa học riêng ta thực hiện các thí nghiệm:
Cho axit H2SO4 đặc tác dụng với Cu đun nóng và với glucozơ:
Cu + H2SO4 đ,nóng → CuSO4 + SO2 + H2O
C12H22O11 \(\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}\) 12C + 11H2O
Bài 6 (trang 19 SGK hóa học 9)
Cho một khối lượng mạt sắt dư vào 50 ml dung dịch HCl. Phản ứng xong, thu được 3,36 lít khí (đktc).
a) Viết phương trình hóa học;
b) Tính khối lượng mạt sắt đã tham gia phản ứng
c) Tìm nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng.
Hướng dẫn giải:
a) Phương trình phản ứng:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
b) Số mol khí H2 = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
0,15 ← 0,3 ← 0,15 (mol)
Þ mFe = 0,15 . 56 = 8,4 g
c) Số mol HCl phản ứng:
nHCl = 0,3 mol; 50 ml = 0,05 lít
Nồng độ mol của dung dịch HCl: CM,HCl = 0,3/0,05= 6M.
Bài 7 (trang 19 SGK hóa học 9)
Hòa tan hoàn toàn 12,2 gam hỗn hợp bột CuO và ZnO cần 100 ml dung dịch HCl 3M.
a) Viết các phương trình hóa học.
b) Tính phần trăm theo khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu.
c) Hãy tính khối lượng dung dịch H2SO4 nồng độ 20% để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp các oxit trên.
Hướng dẫn giải:
a)
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
b)
Số mol HCl = 3 . 0,1 = 0,3 mol
Gọi x, y là số mol của CuO và ZnO
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
x → 2x → x (mol)
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
y → 2y → y (mol)
\(\left\{ \begin{align} & 80x+81y=12,1 \\ & 2x+2y=0,3 \\ \end{align} \right.\)Û x = 0,05; y = 0,1 mol
%CuO = (mCuO/mhh) . 100% = 0,05.80.100/12,1= 33%.
%ZnO = 100% - 33% = 67%.
c) Vì CuO và ZnO phản ứng với H2SO4 theo cùng tỉ lệ mol, nên có thể coi hai oxit như một oxit có công thức chung là MO với số mol = x + y = 0,15 mol.
MO + H2SO4 → MSO4 + H2O
0,15 → 0,15 (mol)
m H2SO4 = 0,15 . 98 = 14,7 g
m dd H2SO4 = 14,7.100/20 = 73,5 g