Câu hỏi mở đầu trang 48

Đề bài: Sulfuric acid là hoá chất quan trọng hàng đầu trong công nghiệp, được sử dụng cả ở dạng dung dịch loãng và dạng dung dịch đặc dựa trên những tính chất khác biệt. Vậy, dung dịch sulfuric acid loãng và dung dịch sulfuric acid đặc có những tính chất quan trọng nào? Cần lưu ý điều gì khi bảo quản và sử dụng acid này để đảm bảo an toàn?

Lời giải:

• Dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng: có đầy đủ tính chất của một acid mạnh (làm quỳ tím hoá đỏ, tác dụng kim loại hoạt động, oxide base, base, muối).
• Dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc: có tính acid mạnh, tính oxi hoá mạnh (khi đun nóng) và tính háo nước.
• Lưu ý khi bảo quản và sử dụng: bảo quản trong chai/lọ nút kín, đặt xa các chất dễ cháy nổ. Khi sử dụng phải đeo găng tay, kính, áo bảo hộ. Khi pha loãng phải rót từ từ acid vào nước, không làm ngược lại.

I. Sulfuric acid

1. Cấu tạo phân tử

Câu 1 trang 48

Đề bài:

a) Dựa vào cấu tạo, cho biết phân tử sulfuric acid có khả năng cho bao nhiêu proton khi đóng vai trò là acid.

b) Dựa vào tương tác giữa các phân tử, hãy dự đoán sulfuric acid là chất lỏng dễ bay hơi hay khó bay hơi.

Lời giải:

a) Trong công thức cấu tạo $\text{HO}-\text{SO}_2-\text{OH}$ của $\text{H}_2\text{SO}_4$, có 2 nguyên tử H liên kết với O qua liên kết O–H phân cực (linh động).

→ Khi đóng vai trò là acid, $\text{H}_2\text{SO}_4$ có thể cho 2 proton ($\text{H}^+$).

b) Theo Hình 8.1, các phân tử $\text{H}_2\text{SO}_4$ tạo nhiều liên kết hydrogen với nhau (qua nguyên tử H linh động và các nguyên tử O có độ âm điện lớn).

→ Lực hút giữa các phân tử rất lớn → cần nhiều năng lượng để tách các phân tử ra khỏi nhau.

→ $\text{H}_2\text{SO}_4$ là chất lỏng khó bay hơi.

3. Quy tắc an toàn

Câu 2 trang 50

Đề bài:

a) Nêu các lưu ý bắt buộc để đảm bảo an toàn khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.

b) Hãy cho biết ý nghĩa của kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3.

Lời giải:

a) Các lưu ý bắt buộc khi sử dụng $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc:

• Sử dụng găng tay, kính bảo hộ, áo thí nghiệm.
• Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.
• Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc, ống đong khi rót.
• Sử dụng lượng acid vừa phải, lượng thừa phải thu hồi vào lọ đựng.
• Không đổ nước vào dung dịch acid đặc. Khi pha loãng phải rót từ từ acid vào nước và vừa rót vừa khuấy.
• Bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt cách xa các chất dễ cháy, nổ.

b) Ý nghĩa kí hiệu cảnh báo ở Hình 8.3:

Kí hiệu cảnh báo $\text{H}_2\text{SO}_4$ là chất ăn mòn, gây bỏng nặng khi tiếp xúc với da, mắt. Người sử dụng cần đặc biệt thận trọng và mặc đồ bảo hộ khi tiếp xúc.

4. Tính chất hoá học

Hoạt động trang 50 – Dung dịch sulfuric acid loãng

Đề bài:

1. Em hãy cho biết các tính chất hoá học cơ bản của một acid.
2. Viết phương trình hoá học minh hoạ tính acid của dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng với: kim loại Fe, bột MgO, dung dịch $\text{Na}_2\text{CO}_3$, dung dịch $\text{BaCl}_2$.

Lời giải:

1. Tính chất hoá học cơ bản của một acid:

• Làm quỳ tím hoá đỏ.
• Tác dụng với kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học → muối + $\text{H}_2$.
• Tác dụng với oxide base → muối + nước.
• Tác dụng với base → muối + nước.
• Tác dụng với muối (sản phẩm có chất kết tủa hoặc chất khí).

2. PTHH minh hoạ tính acid của $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng:

• Với kim loại Fe:

$$\text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2\uparrow$$

• Với oxide base MgO:

$$\text{MgO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2\text{O}$$

• Với muối $\text{Na}_2\text{CO}_3$:

$$\text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$$

• Với muối $\text{BaCl}_2$:

$$\text{BaCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}$$

Thí nghiệm trang 51 – Đồng (copper) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc, nóng

Đề bài: Cho vài lá đồng vào ống nghiệm, thêm 3 mL dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ 70%, nút bằng bông tẩm NaOH loãng. Hơ nóng đều rồi đun tập trung. Quan sát hiện tượng và:

1. Viết phương trình hoá học và xác định chất oxi hoá, chất khử.
2. Nhận xét về khả năng phản ứng của dung dịch sulfuric acid đặc, nóng với copper.

Lời giải:

Lưu ý: Đây là thí nghiệm thực hành, Cô mô tả hiện tượng dựa trên kiến thức hoá học – các em nên đối chiếu với kết quả thực tế.

Hiện tượng dự đoán: Khi đun nóng, lá đồng tan dần tạo dung dịch màu xanh lam (do ion $\text{Cu}^{2+}$), có khí mùi hắc thoát ra ($\text{SO}_2$). Bông tẩm NaOH ở miệng ống nghiệm dùng để hấp thụ khí $\text{SO}_2$ độc.

1. Phương trình hoá học:

$$\overset{0}{\text{Cu}} + 2\text{H}_2\overset{+6}{\text{S}}\text{O}_4 \xrightarrow{t^o} \overset{+2}{\text{Cu}}\text{SO}_4 + \overset{+4}{\text{S}}\text{O}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$$

Xác định chất oxi hoá – chất khử:

• Cu: $0 \longrightarrow +2$ (tăng 2) → Cu là chất khử.
• S (trong $\text{H}_2\text{SO}_4$): $+6 \longrightarrow +4$ (giảm 2) → $\text{H}_2\text{SO}_4$ là chất oxi hoá.

2. Nhận xét: $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, nóng có khả năng phản ứng với Cu — một kim loại đứng sau H trong dãy hoạt động — chứng tỏ $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, nóng có tính oxi hoá mạnh.

Thí nghiệm trang 51 – Dung dịch sulfuric acid đặc tác dụng với đường mía

Đề bài: Cho 10 g đường mía ($\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}$) vào cốc, nhỏ đều 2 mL dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc lên bề mặt đường. Quan sát hiện tượng và:

1. Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.
2. Dự đoán hiện tượng khi cho dung dịch sulfuric acid đặc tiếp xúc với các carbohydrate khác như cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo).

Lời giải:

Lưu ý: Đây là thí nghiệm thực hành, Cô mô tả hiện tượng dựa trên kiến thức hoá học – các em nên đối chiếu với kết quả thực tế.

Hiện tượng dự đoán: Đường mía chuyển từ màu trắng sang màu đen (hiện tượng “than hoá”). Khối carbon đen trào lên khỏi cốc, có khí thoát ra ($\text{CO}_2$, $\text{SO}_2$), cốc nóng lên.

1. Phương trình hoá học:

Giai đoạn 1: $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc lấy nước từ đường, tạo carbon đen:

$$\text{C} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{t^o} \text{CO}_2\uparrow + 2\text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$$

Giai đoạn 2: C sinh ra tiếp tục bị $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, nóng oxi hoá:

$$\text{C} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{t^o} \text{CO}_2\uparrow + 2\text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$$

2. Dự đoán hiện tượng với cellulose (giấy, bông), tinh bột (gạo):

Cellulose và tinh bột đều là carbohydrate (cấu tạo từ C, H, O tương tự đường) nên khi tiếp xúc với $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc cũng sẽ bị hoá đen (than hoá) tương tự như đường mía.

Câu 3 trang 52

Đề bài:

a) Viết phương trình hoá học của phản ứng khi cho lần lượt các chất rắn sodium chloride (NaCl), sodium bromide (NaBr) tác dụng với dung dịch sulfuric acid đặc.

b) Chỉ ra vai trò của sulfuric acid trong mỗi phản ứng đó.

Lời giải:

a) Phương trình hoá học:

• Với NaCl (đun nóng):

$$2\text{NaCl}(s) + \text{H}_2\text{SO}_4 \text{ đặc} \xrightarrow{t^o} \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{HCl}\uparrow$$

• Với NaBr (đun nóng):

$$2\text{NaBr}(s) + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \text{ đặc} \xrightarrow{t^o} \text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{Br}_2 + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}$$

b) Vai trò của $\text{H}_2\text{SO}_4$:

• Với NaCl: S trong $\text{H}_2\text{SO}_4$ giữ nguyên số oxi hoá +6 → $\text{H}_2\text{SO}_4$ chỉ đóng vai trò là acid (cho proton tạo HCl).
• Với NaBr: S giảm số oxi hoá từ +6 (trong $\text{H}_2\text{SO}_4$) xuống +4 (trong $\text{SO}_2$); Br tăng số oxi hoá từ –1 (trong NaBr) lên 0 (trong $\text{Br}_2$) → $\text{H}_2\text{SO}_4$ đóng vai trò vừa là acid vừa là chất oxi hoá.

5. Ứng dụng

Hoạt động trang 52

Đề bài: Sưu tầm tài liệu và trình bày về các ứng dụng của sulfuric acid trong các ngành sản xuất và đời sống. Vì sao sulfuric acid là hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất?

Lời giải:

Một số ứng dụng của $\text{H}_2\text{SO}_4$:

Vì sao $\text{H}_2\text{SO}_4$ là hoá chất có tầm quan trọng bậc nhất:

• Có nhiều tính chất quan trọng: tính acid mạnh, tính oxi hoá mạnh, tính háo nước → ứng dụng đa dạng.
• Là nguyên liệu cho rất nhiều ngành sản xuất: nông nghiệp, công nghiệp, y dược, chế biến dầu mỏ…
• Sản lượng sản xuất $\text{H}_2\text{SO}_4$ là một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển công nghiệp hoá chất của một quốc gia.

Câu 4 trang 52

Đề bài: Dung dịch sulfuric acid đặc được sử dụng để sản xuất phosphoric acid và phân bón superphosphate từ quặng phosphorite và apatite. Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng giữa dung dịch sulfuric acid đặc với $\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2$ trong hai quặng trên.

Lời giải:

Phản ứng tạo phosphoric acid ($\text{H}_3\text{PO}_4$):

$$\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow 3\text{CaSO}_4\downarrow + 2\text{H}_3\text{PO}_4$$

Phản ứng tạo phân superphosphate đơn (hỗn hợp $\text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2$ và $\text{CaSO}_4$):

$$\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow 2\text{CaSO}_4 + \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2$$

II. Muối sulfate

1. Ứng dụng

Hoạt động trang 53

Đề bài: Tìm hiểu thêm và trình bày về các ứng dụng của muối sulfate mà em biết.

Lời giải (gợi ý nội dung báo cáo):

2. Nhận biết

Thí nghiệm trang 53 – Nhận biết ion $\text{SO}_4^{2-}$ bằng ion $\text{Ba}^{2+}$

Đề bài: Lấy khoảng 1 mL dung dịch $\text{Na}_2\text{SO}_4$ vào ống nghiệm. Nhỏ vài giọt dung dịch $\text{BaCl}_2$ vào ống nghiệm, lắc nhẹ. Quan sát hiện tượng và:

1. Viết phương trình hoá học dạng phân tử và ion rút gọn.
2. Dự đoán hiện tượng xảy ra khi nhỏ dung dịch $\text{BaCl}_2$ vào ống nghiệm đựng dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng.

Lời giải:

Hiện tượng quan sát: Xuất hiện kết tủa trắng $\text{BaSO}_4$ (theo Hình 8.4 trong SGK).

1. Phương trình hoá học:

• Dạng phân tử:

$$\text{Na}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{NaCl}$$

• Dạng ion rút gọn:

$$\text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow$$

→ Dùng ion $\text{Ba}^{2+}$ để nhận biết ion $\text{SO}_4^{2-}$ trong dung dịch (dấu hiệu: xuất hiện kết tủa trắng).

2. Dự đoán hiện tượng khi nhỏ $\text{BaCl}_2$ vào dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng:

Cũng xuất hiện kết tủa trắng $\text{BaSO}_4$, vì dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ cũng chứa ion $\text{SO}_4^{2-}$.

Phương trình hoá học:

$$\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}$$

Câu 5 trang 54

Đề bài: Trình bày phương pháp hoá học để phân biệt các cặp dung dịch sau:

a) $\text{BaCl}_2$ và NaCl;

b) $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng và HCl.

Lời giải:

a) Phân biệt $\text{BaCl}_2$ và NaCl:

Lấy mỗi dung dịch một ít vào ống nghiệm, nhỏ vài giọt dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng (hoặc $\text{Na}_2\text{SO}_4$) vào:

• Ống xuất hiện kết tủa trắng → đó là $\text{BaCl}_2$.

$$\text{BaCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}$$

• Ống không có hiện tượng → đó là NaCl.

b) Phân biệt $\text{H}_2\text{SO}_4$ loãng và HCl:

Lấy mỗi dung dịch một ít vào ống nghiệm, nhỏ vài giọt dung dịch $\text{BaCl}_2$ vào:

• Ống xuất hiện kết tủa trắng → đó là $\text{H}_2\text{SO}_4$.

$$\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{BaCl}_2 \longrightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{HCl}$$

• Ống không có hiện tượng → đó là HCl.

Em có thể

Bảo quản và sử dụng sulfuric acid an toàn, biết cách sơ cứu các trường hợp bỏng acid

Lời giải:

1. Bảo quản $\text{H}_2\text{SO}_4$:

• Bảo quản trong chai, lọ có nút đậy chặt, đặt ở vị trí chắc chắn.
• Đặt cách xa các chất dễ cháy, dễ nổ như chlorate, perchlorate, permanganate, dichromate…

2. Sử dụng $\text{H}_2\text{SO}_4$ an toàn:

• Sử dụng găng tay, kính bảo hộ, áo thí nghiệm.
• Cầm dụng cụ chắc chắn, thao tác cẩn thận.
• Không tì, đè chai đựng acid lên miệng cốc/ống đong khi rót.
• Dùng lượng acid vừa phải, lượng thừa thu hồi về lọ đựng.
• Khi pha loãng phải rót từ từ acid đặc vào nước, vừa rót vừa khuấy. Không đổ nước vào acid đặc.

3. Sơ cứu khi bỏng $\text{H}_2\text{SO}_4$:

Bước 1: Nhanh chóng rửa với nước lạnh nhiều lần để giảm acid trên da.

• Nếu acid bắn vào mắt: úp mặt vào chậu nước sạch, mở mắt và chớp nhiều lần để rửa acid.

Bước 2: Sau khi ngâm rửa bằng nước, trung hoà acid bằng dung dịch $\text{NaHCO}_3$ loãng (khoảng 2%).

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

ThS. Lê Thị Mai Nhi

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT

Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ