Axit sunfuric và muối sunfat

AXIT SUNFURIC VÀ MUỐI SUNFAT

I - AXIT SUNFURIC

1. Tính chất vật lý

Axit sunfuric (H₂SO₄) là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H₂SO₄ 98% có D = 1,84 g/cm³).

H₂SO₄ tan vô hạn trong nước và toả nhiệt rất nhiều nhiệt. Nếu ta rót nước vào H₂SO₄, nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Vì vậy, muốn pha loãng axit H₂SO₄ đặc, người ta phải rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thuỷ tinh mà không được làm ngược lại.

2. Tính chất hoá học

a. Tính chất của dung dịch axit sunfuric loãng

              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 hoạt động, giải phóng khí hiđro.

                    -   Tác dụng với oxit bazơ và với bazơ.

                    -  Tác dụng được với nhiều muối.

b. Tính chất của axit sunfuric đặc

            Axit sunfuric đặc có những tính chất hoá học đặc trưng sau:

            - Tính oxi hoá mạnh:

            Axit sunfuric đặc, nóng có tính oxi hoá rất mạnh, nó oxi hoá được hầu hết các kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim (C, S, P,...) và nhiều hợp chất:

        _{+6             0                   +2                                 +4}

 2H₂SO₄ + Cu  ––> CuSO₄ + H₂O + SO₂

       _{+6           0                +4}                                 

 2H₂SO₄ + S  ––> 3SO₂ + 2H₂O

       _{+6                  -1                  0            +4}                              

 2H₂SO₄ + 2KBr  ––> Br₂ + SO₂ + 2H₂O + K₂SO₂

- Tính háo nước.

Axit sunfuric đặc hấp thụ mạnh nước. Nó cũng hấp thụ nước từ các hợp chất từ các hợp chất gluxit. Thí dụ, nhỏ H₂SO₄ đặc vào đường saccarozơ

3. Ứng dụng

            Axit sunfuric là hoá chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H₂SO₄.

            Axit sunfuric được dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ...

4. Sản xuất axit sunfuric

            Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Phương pháp này có 3 công đoạn chính.

a. Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂)

            Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS₂...

            - Đốt cháy lưu huỳnh:

                                    S + O₂  \(\overset{to}{\rightarrow}\) SO₂    

            - Đốt quặng pirit sắt FeS₂:

                                    4FeS₂ + 11O₂ \(\overset{to}{\rightarrow}\) 2Fe₂O₃ + 8SO₂

b. Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃)

            Oxi hoá SO₂ bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 - 500⁰C, chất xúc tác là vanađi(V) oxit V₂O₅:

                        2SO₂ + O₂­  \(\overset{to, V2O5}{\rightarrow}\) 2SO₃

c. Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄

            Dùng H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃, được oleum H₂SO₄ .nSO₃:

                        H₂SO₄ + nSO₃  \(\rightarrow\)H₂SO₄ .nSO₃

            Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum, được H₂SO₄ đặc:

H₂SO₄ .nSO₃ + nH₂O  \(\rightarrow\) (n + 1) H₂SO₄

II. MUỐI SUNFAT. NHẬN BIẾT ION SUNFAT

1. Muối sunfat

            Muối sunfat là muối của axir sunfuric. Có 2 loại muối sunfat:

            - Muối trung hoà (muối sunfat) chứa ion sunfat SO. Phần lớn muối sunfat đều tan trừ BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄ không tan.

            - Muối axit (muối hiđrosunfat) chứa ion hiđrosunfat HSO

2. Nhận biết ion sunfat

            Thuốc thử nhận biết ion sunfat SOlà dung dịch muối bari. Sản phẩm phản ứng là bari sunfat BaSO₄ kết tủa trắng, không tan trong axit.

             nhận biết muối sunfat

                        H₂SO₄ + BaCl₂  \(\rightarrow\)BaSO₄ + 2HCl

                        Na₂SO₄ + Ba(OH)₂  \(\rightarrow\)BaSO₄ + 2NaOH