Tính chất và ứng dụng của axit clohidric HCl và axit sunfuric H2SO4

Axit clohidric và axit sunfuric là 2 axit vô cơ quan trọng trong đời sống, sản xuất và công nghiệp. Vậy chúng có những tính chất đặc biệt gì? Và những ứng dụng nào của chúng có vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất. Ngay sau đây, chúng ta cùng tìm hiểu các bạn nhé!

Tính chất và ứng dụng của axit clohidric HCl và axit sunfuric H2SO4

A. Axit clohidric (HCl)

1. Tính chất vật lý

Dung dịch khí hidro clorua trong nước được gọi là axit clohidric. Dung dịch HCl đậm đặc có nồng độ ≈ 37% là dd bão hòa hidro clorua.

Ở điều kiện thông thường, axit clohidric là một chất lỏng không màu, trong suốt, nặng hơn nước và có thể bốc khói nếu dd đậm đặc.

2. Tính chất hóa học

Axit clohidric có đầy đủ tính chất hóa học của axit.

a) Làm đổi màu quỳ tím

Dung dịch axit HCl làm đổi màu quỳ tím sang đỏ.

b) Tác dụng với kim loại

Dung dịch axit HCl tác dụng với nhiều kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa tạo thành muối clorua và khí H2.

2HCl + Fe → FeCl2 + H2

6HCl + 2Al → 2AlCl3 + 3H2

c) Tác dụng với bazo

Axit clohidric tác dụng với bazo tạo thành muối clorua và nước.

HCl + KOH → KCl + H2O

2HCl + Cu(OH)2 → CuCl2 + 2H2O

d) Tác dụng với oxit bazo

Axit clohidric tác dụng với oxit bazo tạo thành muối clorua và nước.

2HCl + CaO → CaCl2 + H2O

2HCl + CuO → CuCl2 + H2O

e) Tác dụng với muối

Axit clohidric tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới.

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2 + H2O

HCl + AgNO3 → AgCl + HNO3

3. Ứng dụng

Axit clohidric được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất:

– Điều chế muối clorua

– Làm sạch, tẩy gỉ bề mặt kim loại trước khi sơn, mạ hay hàn…

– Dùng trong chế biến dược phẩm, thực phẩm…

– Dùng để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ quan trọng.

tinh-chat-va-ung-dung-cua-axit-clohidric-hcl-va-axit-sunfuric-h2so4
Tính chất và ứng dụng của axit clohidric và axit sunfuric

B. Axit sunfuric (H2SO4)

1. Tính chất vật lý

Axit sunfuric là chất lỏng sánh, không màu, không bay hơi và rất dễ tan trong nước, khi tan tỏa nhiều nhiệt. Axit sunfuric nặng gần gấp 2 lần nước (D = 1,83 g/cm3).

Khi pha loãng H2SO4 cần cho axit vào nước, không được làm ngược lại vì rất nguy hiểm.

2. Tính chất hóa học

Axit sunfuric loãng và đặc có những tính chất hóa học khác nhau.

2.1. Axit sunfuric loãng

H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất đặc trưng của một axit giống như axit clohidric. Đó là:

– Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ

– Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Zn, Al, Fe…) → Muối sunfat + H2

– Tác dụng với bazo (NaOH, Ca(OH)2, Cu(OH)2…) → Muối sunfat + H2O

– Tác dụng với bazo (Na2O, CaO, CuO…) → Muối sunfat + H2O

– Tác dụng với muối (BaCl2, Ca(NO3)2…) → Axit mới + muối mới

2.2. Axit sunfuric đặc

H2SO4 đặc có những tính chất hóa học riêng.

a) Tác dụng với kim loại

H2SO4 đặc, nóng tác dụng với nhiều kim loại tạo thành muối sunfat nhưng không giải phóng khí H2.

Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O

b) Tính háo nước

H2SO4 đặc có tính háo nước. Do đó phải hết sức lưu ý khi sử dụng axit này.

3. Ứng dụng

Axit sunfuric có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất và trong công nghiệp:

– Sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa tổng hợp

– Dùng trong công nghiệp sản xuất giấy, chất dẻo, tơ sợi

– Dùng trong chế biến dầu mỏ, công nghiệp luyện kim

– Sản xuất thuốc nổ, muối, axit

Và rất nhiều ứng dụng quan trọng khác.

4. Sản xuất axit sunfuric

Trong công nghiệp, H2SO4 được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc với những nguyên liệu là: lưu huỳnh (hoặc quặng pirit), nước và không khí.

Quy trình sản xuất H2SO4:

– Sản suất lưu huỳnh đioxit bằng cách đốt S trong không khí:

S + O2 → SO2

– Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO2 (xt: V2O5, 450 °C):

2SO2 + O2 → 2SO3

– Sản xuất H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với nước:

SO3 + H2O → H2SO4

5. Cách nhận biết axit sunfuric và muối sunfat

– Để nhận biết H2SO4 và muối sunfat, ta dùng thuốc thử là dd muối Bari: BaCl2, Ba(NO3)2 hay dùng Ba(OH)2

– Để phân biệt H2SO4 và muối sunfat, ta có thể dùng kim loại: Zn, Mg, Al, Fe…

GIẢI BÀI TẬP

Câu 1. Có những chất: CuO, BaCl2 ,Zn, ZnO. Chất nào nói trên tác dụng với dd HCl, dd H2SO4 loãng sinh ra:

a) chất khí cháy được trong không khí?

b) dd có màu xanh lam?

c) chất kết tủa màu trắng không tan trong nước và axit?

d) dd không màu và nước?

Viết tất cả các PTHH xảy ra.

Bài làm:

a) Chất khí cháy được trong không khí:

Zn + 2HCl  → ZnCl2 + H2

Zn + H2SO4  → ZnSO4 + H2

b) Dd có màu xanh lam:

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

c) Chất kết tủa màu trắng không tan trong nước và axit:

BaCl2 + H2SO4 → 2HCl + BaSO4

d) Dd không màu và nước:

ZnO +  HCl → ZnCl2 + H2O

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

Câu 2. Sản xuất axit sunfuric H2SO4 trong công nghiệp cần phải có những nguyên liệu chủ yếu nào? Hãy cho biết mục đích của mỗi công đoạn sản xuất H2SO4 và dẫn ra những PƯHH.

Bài làm:

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất H2SO4: lưu huỳnh(hoặc quặng pirit), không khí và nước. Ngoài ra còn có chất xúc tác V2O5.

Quy trình sản xuất H2SO4:

  • Sản suất lưu huỳnh đioxit bằng cách đốt S trong không khí:

S + O2 → SO2

  • Sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa SO2 (xt: V2O5, 450 °C):

2SO2 + O2 → 2SO3

  • Sản xuất H2SO4 bằng cách cho SO3 tác dụng với nước:

SO3 + H2O → H2SO4

Câu 3. 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 H2SO4

b) Dung dịch NaCl và Na2SO4

c) Dung dịch Na2SO4và H2SO4

Viết các PTHH xảy ra.

Bài làm:

a) Dung dịch HCl và H2SO4: dùng muối bari hoặc Ba(OH)2.

  • Cho dd BaCl2 vào 2 ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dd HCl và H2SO4.
  • Ở ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa trắng thì dd chứa ban đầu là H2SO4.

BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl

  • Ở ống nghiệm không thấy hiện tượng gì thì dd chứa ban đầu là HCl.

b) Dung dịch NaCl và Na2SO4: dùng muối bari hoặc Ba(OH)2.

  • Cho dd BaCl2 vào 2 ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dd NaCl và Na2SO4.
  • Ở ống nghiệm nào xuất hiện kết tủa trắng thì dd chứa ban đầu là Na2SO4.

BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl

  • Ở ống nghiệm không thấy hiện tượng gì thì dd chứa ban đầu là NaCl.

c) Dung dịch Na2SO4và H2SO4: dùng kim loại (Fe, Mg, Al…)

  • Cho bột kim loại Fe vào 2 ống nghiệm, mỗi ống chứa sẵn dd Na2SO4 và H2SO4.
  • Ở ống nghiệm nào xuất hiện bọt khí thì dd chứa ban đầu là H2SO4.

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

  • Ở ống nghiệm không thấy hiện tượng gì thì dd chứa ban đầu là Na2SO4.

Câu 4. Bảng dưới đây cho biết kết quả của 6 thí nghiệm xảy ra giữa Fe và dd H2SO4 loãng. Trong mỗi TN, người ta dùng 0,2 g Fe tác dụng với thể tích bằng nhau của axit, nhưng có nồng độ khác nhau.

bai-tap-axit-clohidric-va-axit-sunfuric

Những thí nghiệm nào chứng tỏ rằng:

a) Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng t°?

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?

Bài làm:

a) Phản ứng (2), (4) và (5). Fe dạng bột tác dụng với dd H2SO4 2M ở 25 °C, 50 °C và 35 °C Khi tăng t°, thời gian phản ứng giảm.

b) Phản ứng (3) và (5). Axit H2SO4 2M phản ứng với Fe ở 35 °C. Sử dụng Fe ở dạng bột thì thời gian phản ứng rút ngắn hơn Fe ở dạng lá.

c) Phản ứng (4) và (6). Bột Fe phản ứng với dd H2SO4 ở 50 °C. Phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nồng độ H2SO4 từ 2M lên 3M.

Câu 5. Sử dụng những chất có sẵn sau: Cu, Fe, CuO, KOH, C6H12O6 (glucozơ), dd H2SO4 loãng, H2SO4 đặc và những dụng cụ thí nghiệm cần thiết để làm những thí nghiệm chứng minh rằng:

a) Dd Dd H2SO4 loãng có những tính chất hóa học của axit.

b) H2SO4 đặc có những tính chất hóa học riêng.

Viết PTHH cho mỗi thí nghiệm.

Bài làm:

a) Chứng minh dd H2SO4loãng có những tính chất hóa học của axit:

  • Tác dụng với kim loại giải phóng khí H2: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
  • Tác dụng với bazơ: 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O
  • Tác dụng với oxit bazơ: CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4

b) Chứng minh dd H2SO4đặc có những tính chất hóa học riêng:

  • Tác dụng với kim loại nhưng không giải phóng khí hidro:

Cu + 2H2SO4 đặc, nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O

  • Tính háo nước: C6H12O6 (H2SO4 đặc) → 6C + 6H2O

Câu 6. Cho một khối lượng mạt Fe dư vào 50 ml dd HCl. Phản ứng xong thu được 3,36 lít khí (đktc).

a) Viết PTHH.

b) Tính khối lượng mạt Fe đã tham gia phản ứng.

c) Tìm nồng độ mol CM của dd HCl đã dùng.

Bài làm:

Ta có: nH2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 mol

a) PTHH của phản ứng:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

b) Theo PTHH, ta có: nFe= nH2= 0,15 mol

⇒ Khối lượng mạt Fe phản ứng: mFe = 0,15 x 56 = 8,4 g

c) Theo PTHH, ta có: nHCl= 2nH2 = 0,3 mol

⇒ Nồng độ mol của dung dịch HCl: CM (HCl) = 0,3 / 0,05 = 6 M.

Câu 7. Hòa tan hoàn toàn 12,2 gam hỗn hợp bột CuO và ZnO cần 100 ml dd HCl 3M.

a) Viết các PTHH.

b) Tính % khối lượng mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu.

c) Hãy tính khối lượng dd H2SO4 20% để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp oxit trên.

Bài làm:

a) Các PTHH:

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O

b) Ta có: nHCl = 3 x 0,1 = 0,3 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol của CuO và ZnO.

  • Theo đề ra, ta có: 80x + 65y = 12,1   (1)
  • Theo PTHH, ta có: nHCl = 2x + 2y = 0,3   (2)

Giải hệ pt (1) và (2), ta được: x = 0,05 mol ; y = 0,1 mol

⇒ mCuO = 0,05 x 80 = 4 g ; mZnO = 12,1 – 4 = 8,1 g

⇒ %CuO = mCuO/mhh x 100% = (4/12,2) x 100 = 33,06%

⇒ %ZnO = 100 – 33,06 = 66,94%

c) Ta có PTHH xảy ra khi hòa tan hỗn hợp oxit vào dd H2SO4 loãng:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

Theo PTHH, ta có: nH2SO4 = nCuO + nZnO = 0,15 mol

⇒ mH2SO4 = 0,15 x 98 = 14,7 g

⇒ Khối lượng dd H2SO4 20% cần dùng là:

mdd(H2SO4) = (mct x 100) / C% = (14,7 x 100) /20 = 73,5 g

SHARE

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here