Axit sunfuric | H2SO4 (Là gì, TCHH, Ứng dụng, Mạnh hay yếu, Mindmap)

Tổng hợp kiến thức về axit sunfuric (H₂SO₄): Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, hóa học, phương pháp điều chế, ứng dụng, Mindmap giúp

học sinh ôn tập, bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học.

Axit sunfuric là gì?

- Khái niệm: Axit sunfuric(hay vitriol) là một loại axit vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxi và hidro.

- Cấu tạo phân tử: H₂SO₄.

- Axit sunfuric là axit không mùi.

Tính chất vật lý 

- Là chất lỏng không màu, sánh, nặng hơn nước, tan vô hạn trong nước và rất khó bay hơi.

- Phân tử khối: 98 g/mol

- Nhiệt độ nóng chảy: 10°C, 283K

- Nhiệt độ sôi: 338°C (dung dịch 98%)

- H₂SO₄ có phản ứng tỏa nhiệt cao nên khi tiếp xúc, có thể gây bỏng hóa chất nghiêm trọng và thậm chí bỏng nhiệt thứ cấp

- Axit sunfuric có thể than hóa các hợp chất hữu cơ.

Tính chất hóa học 

*Axit sunfuric loãng

- H2SO₄ loãng làm đổi màu quỳ tím thành màu đỏ.

- Tác dụng với các kim loại đứng trước Hidro (trừ Pb) tạo thành muối sunfat:

Fe + H₂SO₄ (l) → FeSO₄ + H₂

- Tác dụng với oxit bazo tạo thành muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) và nước:

FeO + H₂SO₄ (l) → FeSO₄ + H₂O

- H₂SO₄ loãng tác dụng với bazo tạo thành muối mới và nước:

H₂SO₄(l) + NaOH → NaHSO₄ + H₂O

H₂SO_4­(l) + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

- Tác dụng với muối tạo thành muối mới (trong đó kim loại vẫn giữ nguyên hóa trị) và axit mới:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ (l) → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

H₂SO₄ (l) + 2KHCO₃ → K₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

*Axit sunfuric đặc

- Tác dụng với kim loại: 

+ Khi cho mảnh Đồng vào trong H₂SO₄ tạo ra dung dịch có màu xanh và có khí bay ra với mùi sốc:

Cu + 2H₂SO₄ (đ) → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

+ Tác dụng với phi kim tạo thành oxit phi kim, nước và giải phóng khí SO₂

C + 2H₂SO4 (đ) → CO₂ + 2H₂O + 2SO₂ (nhiệt độ)

2P + 5H₂SO₄ (đ) → 2H₃PO4 + 5SO₂ + 2H₂O

+ Tác dụng với các chất khử khác:

2FeO + 4H₂SO4 (đ) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

+ H₂SO₄ đặc có tính háo nước: cho H₂SO₄ vào cốc đựng đường, phản ứng xảy ra làm đường chuyển sang màu đen và phun trào:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ (đ) → 12C + H₂SO₄.11H₂O

Axit sunfuric là axit mạnh hay yếu?

Axit H₂SO₄ là hợp chất vô cơ, tính điện ly mạnh phân ly hoàn toàn thành các ion của chúng trong nước nên nó có tính axit mạnh, tính oxi

hóa mạnh

Cách nhận biết axit sunfuric

+ Quỳ tím: Quỳ tím chuyển màu đỏ.

+ Dùng muối bari tan (như BaCl₂, Ba(NO₃)₂) hoặc Ba(OH)₂: Xuất hiện kết tủa trắng.

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O

+ Dùng kim loại như Zn hoặc Fe ,.. Kim loại tan dần và giải phóng khí 

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

+ Dùng muối cacbonat (như Na₂CO₃): phản ứng xảy ra có hiện tượng sủi bọt khí

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O 

Phương pháp điều chế

+ Phòng thí nghiệm: Axit sunfuric H₂SO₄ không được điều chế trong phòng thí nghiệm

+ Trong công nghiệp H₂SO₄ được điều chế qua ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Đốt cháy lưu huỳnh (Hoặc quặng pirit sắt) ở nhiệt độ 1000 độ C để tạo ra khí SO₂

S + O₂  → SO₂ 

Hay:

4FeS₂ + 11O₂  → 2Fe₂O₃ + 8SO₂↑ 

Giai đoạn 2: Oxi hóa SO₂ thành SO₃ với xúc tác V₂O₅  ở nhiệt độ từ 450 - 500 độ C

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ 

Giai đoạn 3:

+ Khí SO₃ được hấp thụ bằng dung dịch H₂SO₄ (nồng độ 98%):

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

+ Một phần SO₃ khác hòa tan trong H₂SO₄ tạo thành Oleum

H₂SO₄ + nSO₃ → H₂SO₄.nSO₃ (oleum)

+ Sử dụng nước thích hợp pha loãng Oleum

H₂SO₄.nSO₃  + H₂O → (n+1) H₂SO₄

Ứng dụng

+ Axit sunfuric sử dụng trong làm sạch kim loại, tẩy gỉ, loại bỏ các tạp chất 

+ Sản xuất hóa chất như axit nitric, axit clohidric, nhôm sunfat,..

+ Tổng hợp thuốc nhuộm, thuốc, chất tẩy rửa, chất nổ, bình ác 

+ Ứng dụng để sản xuất axit photphoric tạo ra các loại phân: photphat, canxi dihidrophotphat, amoni sunfat  

+ H₂SO₄ là một trong những thành phần cần thiết để điều chế thuốc nổ TATP (Triacetone triperoxide) 

+ Được sử dụng rộng rãi để khai thác lưu huỳnh từ khí tự nhiên và dầu khí

+ Dùng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy như chất tẩy trắng 

+ Axit sunfuric sử dụng trong xử lý nước thải để đưa mức độ pH của nước trở lại bình thường.

Sử dụng Axit sunfuric đúng cách

- Quy tắc sử dụng Axit sunfuric đúng cách

+ Tránh tiếp xúc trực tiếp, hít hoặc uống.

+ Khi sử dụng axit H₂SO₄ nên pha loãng với nước, nhưng phải đổ axit vào nước chứ không nên đổ nước vào axit vì có thể gây ra phản

ứng cháy nổ bất ngờ.

+ Cần phải mặc quần áo bảo hộ, đi giày, ủng, đeo kính, gang tay đạt chuẩn, tránh tiếp xúc gần.

+ Tuyệt đối không để axit sunfuric rò rỉ ra ngoài môi trường và gặp nước vì H₂SO₄ có tính háo nước và có thể hòa tận vô tận với nước.

+ Cách ly mọi người khỏi nơi nguy hiểm khi có các hiện tượng rò rỉ axit.

+ Tuân thủ đúng hướng dẫn sử dụng trên nhãn sản phẩm

- Cách bảo quản Axit sunfuric

+ Chứa Axit Sunfuric bằng bồn nhựa, phuy nhựa. 

+ Không được đựng trong bồn làm bằng nhôm, thiếc, inox và kẽm bởi nó là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh. 

+ Đậy nắp kín, đặt nơi khô ráo, tránh xa nơi có chưa bazơ hay các chất khử.

+ Tránh để gần các kim loại, kim loại nhẹ, các chất có tính axít để tránh gây cháy nổ như axit clohiric, axit nitric, acid photphoric, … 

Sơ đồ tư duy về Axit sunfuric