A - Kiến thức cơ bản
I. Axit clohiđric HCl
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
- Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ.
- Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,...) tạo thành muối clorua và giải phóng khí hiđro
2HCl + Fe → FeCl2 + H2
- Tác dụng với bazơ tạo thành muối và nước.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
- Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối và nước.
2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
- Tác dụng với một số muối.
3. Ứng dụng
- 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
II. Axit sunfuric H2SO4
1. 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
2. Tính chất hóa học
Axit H2SO4 loãng và H2SO4 đặc có những tính chất hóa học khác nhau.
a. Tính chất hóa học của axit H2SO4 loãng
H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất của một axit mạnh.
- Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ
- Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Al, Zn, Fe,...) tạo thành muối sunfat và giải phóng khí hiđro
- Tác dụng với bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
- Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
- Tác dụng với một số muối
b. Axit H2SO4 đặc có tính chất hóa học riêng
- Tác dụng với kim loại
- Axit H2SO4 đặc tác dụng với nhiều kim loại nhưng không giải phóng khí hiđro.
- Khí nóng tạo thành muối sunfat (ứng với hóa trị cao của kim loại nếu kim loại có nhiều hóa trị) và khí sunfurơ
- Tính háo nước.
VD: Khi cho axit H2SO4 vào đường, đường sẽ hóa thành than.
3. 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,..
4. Sản xuất axit H2SO4
Trong công nghiệp quá trình sản xuất axit H2SO4 gồm 3 công đoạn sau:
- Sản xuất lưu huỳnh đi oxit bằng cách đốt lưu huỳnh trong không khí
S + O2 → SO2
- Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO2, có xúc tác là V2O5 ở 4500C
- Sản xuất axit H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với nước:
SO3 + H2O → H2SO4
5. 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.
- Phương trình hóa học:
H2SO4 + BaCl2 → 2HCl + BaSO4
Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4
Bài tập minh họa:
Bài 1. Cần phải điều chế một lượng Đồng (II) sunfat. Phương pháp nào sau đây tiết kiệm được axit sunfuric?
a, Axit sunfuric tác dụng với Đồng (II) oxit
b. Axit sunfuric đặc tác dụng với Đồng kim loại.
Viết các phương trình hóa học và giải thích
Hướng dẫn giải
Phương trình hóa học
a: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Phương trình hóa học b: Cu + 2H2SO4 (đ) CuSO4 + SO2 + 2H2O
Ở phản ứng a tỉ lệ phản ứng của Cu : H2SO4 là 1: 1 nên sẽ tiết kiệm được axit hơn phản ứng b theo tỉ lệ 1:2.
Hơn nữa ở phản ứng 2 tạo thêm sản phẩm SO2 là khí độc, mùi hắc là nguyên nhân chính tạo ra mưa axit gây ô nhiễm môi trường.
Bài 2: Có 4 lọ không nhãn đựng 4 dung dịch không màu là: HCl, H2SO4, NaCl, Na2SO4. Hãy nhận biết dung dịch trong mỗi lọ bằng phương pháp hóa học. Viết các phương trình hóa học.
Hướng dẫn giải
Trích dẫn một ít dung dịch của 4 chất để làm mẫu thử
Dung dịch nào làm quỳ tím hóa đỏ, và không hiện tượng với dung dịch BaCl2 là dung dịch HCl
Dung dịch nào làm quỳ tím hóa đỏ, và có kết tủa trắng với dung dịch BaCl2 là dung dịch H2SO4
Dung dịch nào không làm đổi màu quỳ tím, và không hiện tượng với dung dịch BaCl2 là dung dịch NaCl
Dung dịch nào không làm đổi màu quỳ tím, và có kết tủa trắng với dung dịch BaCl2 là dung dịch Na2SO4
B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI
Bài 1.(Trang 19 SGK)
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
Khi cho CuO, BaCl2 ,Zn, ZnO tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng :
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
ZnO + HCl → ZnCl2 + H2O
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O
a) Zn tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra khí hidro cháy trong không khí
b) CuO tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra dung dịch có màu xanh lam (màu muối đồng II)
c) BaCl2 tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra chất kết tủa màu trắng không tan trong nước và axit
d) ZnO tác dụng với dung dịch HCl, dung dịch H2SO4 loãng sinh ra dung dịch không màu và nước
Bài 2.(Trang 19 SGK)
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 ngoài ra còn có chất xúc tác V2O5
Sản xuất lưu huỳnh đi oxit bằng cách đốt lưu huỳnh trong không khí
S + O2 → SO2
Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO2, có xúc tác là V2O5 ở 4500C
Sản xuất axit H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với nước:
SO3 + H2O → H2SO4
Bài 3.(Trang 19 SGK)
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) Nhận biết dung dịch HCl và dung dịch H2SO4 : dùng muối bari
Cho dung dịch muối BaCl2 vào hai ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dung dịch HCl và H2SO4
- Ở ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa thì dung dịch chứa ban đầu là dung dịch H2SO4
BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4
- Ở ống nghiệm không thấy hiện tượng gì thì dung dịch chứa ban đầu là dung dịch HCl
b) Nhận biết dung dịch NaCl và dung dịch Na2SO4 : dùng muối bari
Cho dung dịch muối BaCl2 vào hai ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dung dịch NaCl và dung dịch Na2SO4
- Thấy kết tủa là dung dịch Na2SO4 không có kết tủa là dung dịch NaCl
BaCl2 + Na2SO4 → 2NaCl + BaSO4
c) Nhận biết dung dịch Na2SO4 và H2SO4 dùng quỳ tím.
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)
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
a) Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5 có cùng nồng độ 2M, cùng ở dạng bột mà thời gian phản ứng của thí nghiệm 4 nhỏ hơn thí nhiệm 5 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nhiệt độ của dung dịch H2SO4 .
b) Thí nghiệm 3 và thí nghiệm 5 cùng nồng độ 2M, cùng ở 35oC nhưng khác ở dạng của sắt chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng diện tích tiếp xúc.
c) Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 6 cùng nhiệt độ phản ứng, cùng dạng của sắt nhưng khác nồng độ chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nồng độ của dung dịch H2SO4 .
Bài 5.(Trang 19 SGK)
Hãy sử dụng những chất có sẵn: Cu, Fe, 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) Chứng minh dung dịch H2SO4 loãng có những tính chất hóa học của axit:
- Tác dụng với kim loại tạo thành muối sunfat và giải phóng khí hiđro
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 (có khí thoát ra)
- Tác dụng với bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O
- Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối sunfat và nước.
CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4 (dung dịch có màu xanh lam)
b) Chứng minh dung dịch H2SO4 đặc có những tính chất hóa học riêng:
- Tác dụng với kim loại
Cu + 2H2SO4(đăc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
- Tính háo nước.
(Đồng bị hòa tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh và có khí mùi hắc thoát ra)
Bài 6.(Trang 19 SGK)
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
Số mol khí H2 = \[\frac{3,36}{22,4}\]= 0,15 mol
a) Phương trình phản ứng:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Phản ứng 0,15 0,3 0,15 ← 0,15 (mol)
b) Từ PTHH =>nFe = nH2 = 0,15 mol
=>Khối lượng sắt đã phản ứng:
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 = \[\frac{0,3}{0,05}\]= 6M
Bài 7.(Trang 19 SGK)
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
Số mol HCl = \[3.\frac{100}{1000}\]= 0,3 mol
Gọi x, y là số mol của CuO và ZnO
Khối lượng của hỗn hợp 12,2 = 80x + 81y (1)
a) Các phương trinh hóa học:
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
P/ư x → 2x x (mol)
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
P/ư y → 2y y (mol)
b) Ta có số mol HCl nHCl =2x + 2y = 0,03 mol (2)
Từ (1) và (2) => x = 0,05 mol ; y = 0,1 mol
%CuO = \[\frac{{{m}_{CuO}}}{{{m}_{hh}}}\]. 100% = 0,05.80.\[\frac{100}{12,2}\] = 33%
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
Phản ứng: 0,15 → 0,15 0,15 (mol)
m H2SO4 = 0,15 . 98 = 14,7 g
m dd H2SO4 20% = 14,7.\[\frac{100}{20}\] = 73,5 g
C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Bài 1: Để an toàn khi pha loãng H2SO4 đặc cần thực hiện theo cách:
A. Rót từng giọt nước vào axit
B. Rót từng giọt axit vào nước
C. Cho cả nước và axit vào cùng một lúc
D. Cả 3 cách trên đều được
Bài 2: Dung dịch axit clohiđric tác dụng với sắt tạo thành:
A. Sắt (II) clorua và khí hiđrô
B. Sắt (III) clorua và khí hiđrô.
C. Sắt (II) Sunfua và khí hiđrô
D. Sắt (II) clorua và nước
Bài 3: Dung dịch axit clohiđric tác dụng với đồng (II) hiđrôxit tạo thành dung dịch màu: A. Vàng đậm
B. Đỏ
C. Xanh lam
D. Da cam