Tính chất hóa học của axit sunfuric (H2SO4) và ứng dụng trong thực tiễn

Đọc tài liệu cùng các em tìm hiểu về tính chất hóa học của H2SO4 và ứng dụng của axit vô cơ này trong thực tế đời sống và sản xuất qua nội dung bài viết dưới đây.

Khái quát về Acid sulfuric

Acid sulfuric là một acid vô cơ gồm các nguyên tố lưu huỳnh, oxy và hydro, có công thức phân tử H2SO4. Nó là một chất lỏng không màu, không mùi và sánh, hòa tan trong nước, trong một phản ứng tỏa nhiệt cao.

Axit sunfuric được tạo thành trong tự nhiên bởi quá trình oxy hóa quặng pyrit. Ngoài ra, axit sunfuric là thành phần của mưa acit.

Tính chất hóa học của axit sunfuric

1. Axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng)

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

a) Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

b) Axit sunfuric loãng tác dụng với kim loại.

- Tác dụng với kim loại đứng trước Hidro (trừ Pb) → muối sunfat (trong đó kim loại có hóa trị thấp) + H2

Ví dụ:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

c) H2SO4 loãng tác dụng với oxit bazơ

- Tác dụng với oxit bazơ → muối (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + H2O

Ví dụ:

FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

H2SO4  + CuO → CuSO4 + H2O

d) Acid sulfuric loãng tác dụng với bazơ

- Tác dụng với bazơ → muối + H₂O

Ví dụ:

H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

H2SO4­ + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

e) Acid sulfuric loãng tác dụng với muối

- Tác dụng với muối → muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) + axit mới

H2SO4  + Na2CO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O

H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2

H2SO4  + BaCl2  → BaSO4  +2HCl

2. Axit sunfuric đặc (H2SO4 đặc)

H2SO4 đặc có tính axit mạnh, oxi hóa mạnh và có tính háo nước do trong H2SO4 thì S có mức oxi hóa +6 cao nhất.

a) Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại

Acid sulfuric tác dụng với kim loại tạo muối và nhiều sản phẩm oxi hóa khác nhau như SO2, H2S, S.

2Al + \(H2SO4_ {đặc,nóng}\)   → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Cu + \(H2SO4_ {đặc,nóng}\) → CuSO4 + SO2 + 2H2O

2Fe + \(H2SO4_ {đặc,nóng}\)   → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

3Cr + 4\(H2SO4_ {đặc,nóng}\)  → 3CrSO4 + 4H2O + S

b) Axit sunfuric đặc tác dụng với phi kim

C +2\(H2SO4_ {đặc,nóng}\) → CO2 +2SO2 + 2H2O

S +2\(H2SO4_ {đặc,nóng}\) → 3SO2 + 2H2O

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

H2SO4 đặc nóng + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O

d) Tính háo nước

Acid sulfuric 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 H2SO4 còn có khả năng hút nước, làm than hóa các hợp chất hữu cơ.

C12H22O11 + \(H2SO4_ {đặc,nóng}\) → 12C + 11H2O

Điều chế axit sunfuric

Acid sulfuric được sản xuất trong công nghiệp từ lưu huỳnh, oxy và nước theo phương pháp tiếp xúc; hoặc có thể sản xuất acid sulfuric từ quặng pirit sắt.

- Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra lưu huỳnh dioxide.

S + O2 → SO2

- Đối với quặng pirit sắt, quặng sẽ bị đốt trong môi trường giàu oxi tạo ra lưu huỳnh dioxide

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

- Sau đó nó bị oxy hóa thành trioxide lưu huỳnh bởi oxy với sự có mặt của chất xúc tác Vanadi(V) oxide.

\(2 \mathrm{SO}_{2}+\mathrm{O}_{2} \stackrel{\mathrm{V}_{2} \mathrm{O}_{5}, 450-500^{\circ} \mathrm{C}}{\longrightarrow} 2 \mathrm{SO}_{3}\)

- Cuối cùng trioxide lưu huỳnh được xử lý bằng nước (trong dạng 97-98% H2SO4 chứa 2-3% nước) để sản xuất acid sulfuric 98-99%.

SO3 + H2O → H2SO4

- Bên cạnh đó, SO3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra oleum (H2S2O7), chất này sau đó bị làm loãng để tạo thành acid sulfuric.

H2SO4 + SO3 → H2S2O7

- Oleum sau đó phản ứng với nước để tạo H2SO4 đậm đặc.

H2S2O7 + H2O → 2H2SO4

Ứng dụng của axit sunfuric trong thực tiễn

Acid sulfuric là hóa chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4 dùng để sản xuất:

• Điều chế các axít khác, các loại muối sunfat
• Tẩy rửa kim loại trước khi mạ, sơn màu
• Sản xuất tơ sợi hóa học
• Chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, dược phẩm, chất giặt tẩy rửa tổng hợp
• Có các loại axít dùng để chế tạo ắc quy
• Xử lý nước thải, sản xuất phân bón

 ~/~

Hy vọng với nội dung về Tính chất hóa học của axit sunfuric và ứng dụng trong thực tiễn trên đây sẽ hữu ích với các em. Chúc các em học tốt môn hóa!