Tính chất hoá học của Axit Sunfuric H2SO4, ví dụ và bài tập - hoá lớp 10

Vậy axit sunfuric H₂SO₄ có những tính chất hoá học và tính chất vật lý nào? Axit sunfuric đặc có tính chât hóa học gì khác axit sunfuric loãng? chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

* Trong bài này các em cần nắm vững tính chất hoá học sau của axit sunfuric

• Tác dụng với kim loại (trước Hyđro)
• Tác dụng với oxit bazơ
• Tác dụng với bazơ
• Tác dụng với phi kim
• Tác dụng với chất khử (Fe, FeSO₄,...)

Về chi tiết tính chất hoá học của axit sunfuric H₂SO₄ các em tham khảo bài viết dưới đây

I. Tính chất vật lý của axit sunfuric H₂SO₄

- Axit sunfuric H₂SO₄ là chất lỏng, sánh như dầu, nặng gấp 2 lần nước, khó bay hơi và tan vô hạn trong nước.

 - Axit sunfuric H₂SO₄ đặc hút nước mạnh và tỏa nhiều nhiệt nên khi pha loãng phải cho từ từ axit đặc vào nước. Nếu làm ngược lại sẽ làm nước sôi đột ngột bắn ra ngoài kèm theo các giọt axit làm bỏng da hoặc cháy quần áo.

II. Tính chất hoá học của axit sunfuric H₂SO₄

1. Axit sunfuric loãng (H₂SO₄ loãng)

* H₂SO₄ loãng là một axit mạnh, có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit:

a) Axit sunfuric loãng làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

b) Axit sunfuric lãng tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) → muối sunfat (trong đó kim loại có hóa trị thấp) + H₂↑

- PTPƯ: H₂SO_{4 loãng} + Kim loại → Muối + H₂↑

 Ví dụ:  Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

  Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂↑

* Lưu ý:

• n_H2 = n_H2SO4
• m_muối = m_{kim loại} + m_H2SO4 - m_H2 = m_{kim loại} + 96n_H2

c) Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ → muối (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + H₂O

- PTPƯ: H₂SO_{4 loãng} + Oxit bazo → Muối + H₂O

 Ví dụ: FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O

  MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O

* Lưu ý:

• n_H2SO4 = n_H2O = n_{O (trong oxit)}
• m_muối = m_oxit + m_H2SO4 - m_H2O = m_oxit + 98n_H2SO4 - 18n_H2O = m_oxit + 80n_H2SO4 = m_oxit + 80n_{(O trong oxit)}

d) Axit sunfuric loãng tác dụng với bazơ → muối + H₂O

- PTPƯ: H₂SO_{4 loãng} + Bazo → Muối + H₂O

 Ví dụ: H₂SO₄ + NaOH → NaHSO₄ + H₂O

   H₂SO₄­ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

- Phản ứng của H_­2­SO₄ với Ba(OH)₂ hoặc bazơ kết tủa chỉ tạo thành muối sunfat.

 Ví dụ: Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄↓ + 2H₂O

  Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O

e) Axit sunfuric loãng tác dụng với muối → muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + axit mới

- PTPƯ: H₂SO_{4 loãng} + Muối → Muối _mới + Axit _mới

 Ví dụ: Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

  H₂SO₄ + 2KHCO₃ → K₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

* Lưu ý: Thường dùng phương pháp tăng giảm khối lượng khi giải bài tập về phản ứng của axit sunfuric với muối.

2. Axit sunfuric đặc (H₂SO₄ đặc)

* Số oxi hóa của mà lưu huỳnh (S) có thể có là: -2 ; 0 ; +4 ; +6. 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.

a) Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

- Thí nghiệm: Cho mảnh Cu vào ống nghiệm chứa H₂SO₄ đặc 

- Hiện tượng: dung dịch chuyển sang màu xanh và khí bay ra có mùi sốc.

- Phương trình hóa học:

  2H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

- H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với các kim loại khác

  2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O

  5H₂SO₄ + 4Zn → 4ZnSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O

* Lưu ý: 

 - Trong các bài tập vận dụng, kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc thường gặp nhất là tạo khí SO₂, khi giải thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố:

• n_e = n_{kim loại}.(hóa trị)_{kim loại} = 2n_SO2
• n_{H2SO4 phản ứng} = 2n_SO2
• m_muối = m_{kim loại} + 96n_SO2

 - H₂SO₄ đặc nguội thụ động (không phản ứng) với Al, Fe và Cr.

 - H₂SO₄ đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) → muối (trong đó kim loại có hóa trị cao) + H₂O + SO₂↑ (S, H₂S).

 - Sản phẩm khử của S⁺⁶ tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại: kim loại có tính khử càng mạnh thì S⁺⁶ bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp.

b) Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim → oxit phi kim + H₂O + SO₂↑

- PTPƯ: H₂SO_{4 đặc} + Phi kim → Oxit phi kim +  H₂O + SO₂↑

  S + 2H₂SO₄    3SO₂↑ + 2H₂O

  C + 2H₂SO₄    CO₂ + 2H₂O + 2SO₂↑

  2P + 5H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 5SO₂↑ + 2H₂O

c) Axit sunfuric đặc tác dụng với các chất khử khác

- PTPƯ: H₂SO_{4 đặc} + chất khử (FeO, FeSO₄) → Muối +  H₂O + SO₂↑

  2H₂SO₄ + 2FeSO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2H₂O

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

d) Tính háo nước của axit sunfuric

- Thí nghiệm: Cho H₂SO₄ đặc vào cốc đựng đường

- Hiện tượng: Đường chuyển sang màu đen và sôi trào

- Phương trình hóa học:

  C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO₄ → 12C + H₂SO₄ .11H₂O

• xem thêm: Một số dạng bài tập nâng cao về Axit Sunfuric có lời giải và đáp án

III. Bài tập về Axit sunfuric H₂SO₄

Bài 1 trang 143 sgk hoá 10: 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.

* Lời giải bài 1 trang 143 sgk hoá 10:

 Ta gọi công thức của hợp chất là: H_xS_yO_z

 ⇒ M = (x + 32y + 16z)

 Theo bài ra ta có:

       (1)

     (2)

     (3)

 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 3 trang 143 SGK Hóa 10: Có 4 lọ, mỗi lọ đựng một dung dịch không màu: NaCl, HCl, Na₂SO₄, Ba(NO₃)₂. Hãy nhận biết dung dịch đựng trong mỗi lọ bằng phương pháp hóa học. Viết các phương trình hóa học xảy ra, nếu có.

* Lời giải bài 3 trang 143 SGK Hóa 10:

- Cho dung dịch BaCl₂ vào 4 mẫu thử chứa 4 dung dịch trên, dung dịch trong mẫu thửu nào cho kết tủa trắng là Na₂SO₄

 BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

- Cho dung dịch AgNO₃ vào 3 mẫu thử còn lại, dung dịch trong mẫu không cho kết tủa là Ba(NO₃)₂, còn 2 mẫu thử còn lại cho kết tủa là HCl và NaCl.

 HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

 NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃

- Để phân biệt dung dịch HCl và NaCl, cho quỳ tím vào 2 dung dịch, dung dịch chuyển màu quỳ tím sang đỏ là HCl, dung dịch không làm chuyển màu quỳ tím là NaCl.

Bài 4 trang 143 SGK Hóa 10: 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?

* Lời giải Bài 4 trang 143 SGK Hóa 10:

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).

 H₂SO_{4 đặc} + H₂  → SO₂ + 2H₂O

 H₂SO_{4 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 5 trang 143 sgk hóa 10: a) Trong hợp nào axit sunfuric có nhưng tính chất hóa học chung của một axit ? Đó là những tính chất nào? Dẫn ra những phương trình phản ứng để minh họa.

b) Trong trường hợp nào axit sunfuric có những tính chất hóa học đặc trưng? Đó là những tính chất nào? Dẫn ra những phương trình phản ứng để minh họa.

* Lời giải bài 5 trang 143 sgk hóa 10:

a) Dung dịch axit sunfuric loãng có những tính chất chung của axit, đó là:

- Đổi màu quỳ tím thành đỏ.

- Tác dụng với kim loại giải phóng hiđro.

  Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

- Tác dụng với oxit bazơ và bazơ

  Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O

- Tác dụng với nhiều muối

  BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ +2HCl

b) Tính chất hóa học đặc trưng của axit sunfuric đặc là tính oxi hóa mạnh và tính háo nước.

- Tính chất oxi hóa mạnh

  2H₂SO₄ + Cu → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

  2H₂SO₄ + S → 3SO₂ + 2H₂O

  2H₂SO₄ + 2KBr → Br₂ + SO₂ + 2H₂O + K₂SO₄

- Tính háo nước và tính chất oxi hóa: Axit sunfuric đặc hấp thụ mạnh nước. Axit sunfuric đặc chiếm các nguyên tử H và O là những nguyên tố thành phần của các hợp chất gluxit giải phóng cacbon và nước.

  C₁₂H₂₂O₁₁ → 12C + 11H₂O.

- Nếu để H₂SO₄ đặc tiếp xúc với da sẽ bị bỏng rất nặng, vì vậy khi sử dụng axit sunfuric phải hết sức thận trọng.

Bài 6 trang 143 sgk hoá 10: 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?