Giải Hóa học 11 Bài 7: Sulfuric acid và muối sulfate
Lời giải:
- Hình ảnh dán trên chai đựng sulfuric acid cho biết đây là hoá chất ăn mòn.
- Nguyên nhân gây ra hiện tượng trong hình là do sulfuric acid có tính acid mạnh, đặc biệt sulfuric acid đặc có tính oxi hoá mạnh và tính háo nước.
I. Sulfuric acid
Câu hỏi 1 trang 44 Hoá học 11: Hãy viết công thức Lewis của phân tử H2SO4.
Lời giải:
Công thức Lewis của H2SO4:
Chuẩn bị: Kim loại đồng dạng mảnh hoặc sợi, dung dịch sulfuric acid loãng và dung dịch sulfuric acid đặc, ống nghiệm, bông tẩm kiềm, đèn cồn.
Tiến hành:
• Cho mảnh đồng nhỏ vào ống nghiệm thứ nhất. Cho tiếp vào ống nghiệm khoảng 3 mL dung dịch sulfuric acid loãng. Đun nóng nhẹ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.
• Cho mảnh đồng nhỏ vào ống nghiệm thứ hai. Cho tiếp vào ống nghiệm khoảng 3 mL dung dịch sulfuric acid đặc. Nút bông tẩm kiềm vào miệng ống nghiệm. Đun nóng nhẹ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn.
Yêu cầu: Quan sát hiện tượng và giải thích. Viết phương trình hoá học minh hoạ, xác định vai trò của các chất khi phản ứng xảy ra.
Lời giải:
Hiện tượng:
- Ống nghiệm 1: Không thấy xuất hiện hiện tượng gì.
- Ồng nghiệm 2: Mảnh đồng tan dần, có khí không màu thoát ra, sau phản ứng thu được dung dịch có màu xanh.
Phương trình hoá học:
Trong phản ứng, số oxi hoá của sulfur giảm từ +6 xuống +4 nên H2SO4 đóng vai trò là chất oxi hoá; số oxi hoá của Cu tăng từ 0 lên +2 nên Cu đóng vai trò là chất khử.
Thí nghiệm 2 trang 45 Hoá học 11: Tính háo nước và tính oxi hoá của dung dịch sulfuric acid đặc
Chuẩn bị: Đường kính hoặc bột gạo hay bột mì, cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, chậu thuỷ tinh rộng, ống nhỏ giọt, dung dịch sulfuric acid đặc.
Tiến hành: Đặt cốc thuỷ tinh vào chậu thuỷ tinh. Cho một thìa nhỏ đường kính, hoặc bột gạo, hoặc bột mì vào cốc. Nhỏ từ từ vài mL dung dịch sulfuric acid đặc vào cốc.
Yêu cầu: Quan sát hiện tượng. Giải thích và viết phương trình hoá học.
Chú ý an toàn: Cẩn thận khi sử dụng dung dịch sulfuric acid.
Lời giải:
- Hiện tượng: Đường kính hoặc bột gạo hay bột mì dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt đẩy C trào ra ngoài cốc.
- Giải thích: Các hợp chất đường kính, bột gạo hay bột mì … (công thức tổng quát có dạng Cn(H2O)m) bị than hoá do phản ứng tạo ra carbon. Một phần carbon sinh ra tiếp tục bị oxi hoá bởi acid tạo thành khí, đẩy carbon trào ra ngoài cốc.
- Phương trình hoá học:
Cn(H2O)m(s) nC(s) + mH2O(l)
C(s) + 2H2SO4 (aq) → CO2(g) + 2SO2(g) + 2H2O(l).
Lời giải:
Các phương trình hoá học xảy ra:
Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g);
ZnO(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2O(l);
Ba(OH)2(aq) + H2SO4(aq) → BaSO4(s) + 2H2O(l);
Na2CO3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + CO2(g) + H2O(l).
Lời giải:
Trong hợp chất H2SO4, sulfur có số oxi hoá là +6, đây là số oxi hoá cao nhất của sulfur do đó H2SO4 không thể hiện tính khử.
Lời giải:
Hiện tượng: Hạt cơm dần dần hoá than, có hiện tượng sủi bọt.
Phương trình hoá học:
(C6H10O5)n(s) 6nC(s) + 5nH2O(l)
C(s) + 2H2SO4 (aq) → CO2(g) + 2SO2(g) + 2H2O(l).
Lời giải:
Cách loại bỏ lọ acid này: Sử dụng dung dịch base (ví dụ: nước vôi trong) để trung hoà acid, đưa về các muối trung hoà.
Ca(OH)2(aq) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2H2O(l).
Lời giải:
Phát biểu trên là sai. Do chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch với số lần bằng nhau, do đó chất xúc tác không làm cân bằng chuyển dịch.
Lời giải:
- Một số nguyên nhân dẫn đến rủi ro, sự cố:
+ Nổ bình chứa, ống dẫn khí SO2, SO3.
+ Vỡ, thủng các bồn chứa acid.
+ Rò rỉ hệ thống đường ống dẫn hơi, các van, mối nối trên hệ thống đường ống.
+ Cháy nổ do chập điện…
- Một số biện pháp đề xuất để hạn chế tác hại:
+ Thực hiện nghiêm túc nội quy an toàn lao động; trang bị đầy đủ các phương tiện bảo vệ cá nhân (quần áo bảo hộ lao động, kính mắt, gang tay, ủng …) khi làm việc.
+ Thường xuyên kiểm tra máy móc, thiết bị vận hành…
+ Sử dụng các thiết bị tách mù tiên tiến, có hiệu xuất xử lí cao, ví dụ như thiết bị tách mù acid bằng lọc bụi tĩnh điện ướt (ở nhà máy Super phosphate Lâm Thao) …
II. Muối sulfate
Lời giải:
Cách 1: Sử dụng phương pháp vật lí:
Ở 20oC, độ tan của CaSO4 là 0,2 g/ 100 g nước; độ tan của NaHCO3 là 7,8 g/ 100 g nước.
Do đó có thể hoà tan lần lượt 5 gam mỗi chất vào từng cốc chứa 100 gam nước. Nếu:
+ Cốc nào chất rắn tan hết là NaHCO3.
+ Cốc nào chất rắn không tan hết là thạch cao nung (CaSO4. 0,5H2O).
Cách 2: Sử dụng phương pháp hoá học:
Trích mẫu thử, sau đó cho lần lượt từng mẫu thử tác dụng với H2SO4.
+ Nếu mẫu thử tan dần, có khí thoát ra là NaHCO3:
2NaHCO3(s) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + CO2(g) + 2H2O(l).
+ Nếu không có khí thoát ra là thạch cao nung (CaSO4. 0,5H2O).
Lời giải:
Đánh số thứ tự từng mẫu phân đạm, trích mỗi loại một ít sang ống nghiệm đánh số tương ứng (trích mẫu thử);
Cho lần lượt từng mẫu thử tác dụng với dung dịch barium hydroxide (Ba(OH)2), đun nóng. Nếu:
+ Không có hiện tượng gì xuất hiện → mẫu thử là NaNO3;
+ Thoát ra khí mùi khai, xốc → mẫu thử là NH4Cl;
2NH4Cl(s) + Ba(OH)2(aq) → BaCl2(aq) + 2NH3(g) + 2H2O(l);
+ Vừa thoát ra khí mùi khai, xốc; vừa có kết tủa xuất hiện → mẫu thử là (NH4)2SO4;
(NH4)2SO4(s) + Ba(OH)2(aq) → BaSO4(s) + 2NH3(g) + 2H2O (l).
Bài tập (trang 50)
b) Tính thể tích dung dịch H2SO4 0,05 M cần dùng để trung hoà 10 mL dung dịch NaOH có pH = 13.
Lời giải:
a) Số mol H2SO4 có trong dung dịch cần pha chế là:
n = 0,5.0,05 = 0,025 mol;
Khối lượng dung dịch H2SO4 98% cần dùng để pha chế là:
Thể tích dung dịch H2SO4 98% cần dùng để pha chế là:
b) Dung dịch NaOH có pH = 13
Phản ứng trung hoà:
H+ + OH− → H2O
Hãy giải thích nguyên nhân có mặt của sulfuric acid trong hồ.
Lời giải:
Khi núi lửa hoạt động, các hợp chất chứa sulfur sẽ bị oxi hoá tạo ra khí SO2. Sau đó SO2 tiếp tục bị oxi hoá tạo ra SO3.
SO3 sinh ra tan vào nước hồ, đó chính là nguyên nhân sự có mặt của sulfuric acid trong hồ.
Lời giải:
Ở 20 oC, độ tan của muối magnesium sulfate là 35,1 gam/ 100 gam nước; còn độ tan của muối barium sulfate là 0,245 miligam/ 100 gam nước.
Do đó, có thể dựa vào tính chất vật lí (khả năng tan trong nước) để phân biệt nhanh muối magnesium sulfate và muối barium sulfate.
Bài 4 trang 50 Hoá học 11: Viết phương trình hoá học của các phản ứng theo dãy chuyển hoá dưới đây.
FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 → (NH4)2SO4.
Lời giải:
(1) 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2;
(2) ;
(3) SO3 + H2O → H2SO4;
(4) H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4
Xem thêm lời giải bài tập SGK Hóa học 11 Cánh diều hay, chi tiết khác: