Bài 8: Sulfuric acid và muối sulfate

1. Kiến thức trọng tâm

Acid sulfuric ($H_2SO_4$) là một trong những hoá chất quan trọng nhất của công nghiệp hoá chất. $H_2SO_4$ đậm đặc là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, tan vô hạn trong nước và toả rất nhiều nhiệt khi pha loãng. Khi pha loãng, phải rót từ từ acid vào nước, tuyệt đối không làm ngược lại.

$H_2SO_4$ loãng là acid mạnh, có đầy đủ tính chất chung của acid: làm đổi màu quỳ tím, tác dụng với kim loại đứng trước hydrogen, với base, oxide base và muối. $H_2SO_4$ đậm đặc có tính oxi hoá mạnh và tính háo nước. $H_2SO_4$ đặc, nóng oxi hoá hầu hết kim loại (trừ vàng và platinum) tạo muối sulfate, nước và sản phẩm khử như $SO_2$, $S$ hoặc $H_2S$. $H_2SO_4$ đặc còn oxi hoá nhiều phi kim và hợp chất, đồng thời chiếm nước của các hợp chất hữu cơ, làm chúng hoá than.

Muối sulfate gồm muối trung hoà ($SO_4^{2-}$) và muối acid ($HSO_4^-$). Hầu hết muối sulfate tan tốt trong nước, trừ $BaSO_4$, $PbSO_4$ ít tan và $CaSO_4$ ít tan. Phản ứng nhận biết ion sulfate là dùng dung dịch muối barium: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4$, kết tủa trắng không tan trong acid. Muối sulfate có nhiều ứng dụng: thạch cao $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ dùng trong xây dựng và y tế, phèn chua dùng để làm trong nước.

Trong công nghiệp, $H_2SO_4$ được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc qua ba giai đoạn: đốt sulfur hoặc quặng pyrite tạo $SO_2$, oxi hoá $SO_2$ thành $SO_3$ với xúc tác $V_2O_5$, hấp thụ $SO_3$ bằng $H_2SO_4$ đặc tạo oleum rồi pha loãng thành acid.

2. Ví dụ minh họa

Đồng tác dụng với $H_2SO_4$ đặc, nóng: $Cu + 2H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$. Khí $SO_2$ mùi hắc thoát ra, dung dịch chuyển sang màu xanh của $CuSO_4$. Với $H_2SO_4$ loãng, đồng không phản ứng vì đồng đứng sau hydrogen trong dãy hoạt động hoá học.

Nhận biết dung dịch $Na_2SO_4$: nhỏ dung dịch $BaCl_2$ vào, xuất hiện kết tủa trắng $BaSO_4$ không tan khi thêm $HCl$: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 + 2NaCl$.

3. Ghi nhớ

$H_2SO_4$ loãng là acid mạnh; $H_2SO_4$ đặc có tính oxi hoá mạnh và tính háo nước, pha loãng phải rót acid vào nước. Nhận biết $SO_4^{2-}$ bằng $Ba^{2+}$ cho kết tủa trắng $BaSO_4$ không tan trong acid.