Bài 4: Một số axit quan trọng

Bài 1: Có những chất: CuO, BaCl2, Zn, ZnO. Chất nào nói trên tác dụng với dung dịch HCl và 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 phản ứng.

Lời giải:

Các phương trình hóa học:

a) Chất khí cháy được trong không khí là khí H2.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑

b) Dung dịch có màu xanh lam: CuCl2 , CuSO4.

CuO + 2HCl → CuCl2 (xanh lam) + H2O

CuO + H2SO4 → CuSO4 (xanh lam) + H2O

c) Chất kết tủa trắng không tan trong nước và axit là BaSO4.

BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓ + 2HCl

d) Dung dịch không màu là: ZnCl2, ZnSO4.

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O.

Bài 2: 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.

Lời giải:

– Sản xuất axit sunfuric trong công nghiệp cần phải có nguyên liệu là lưu huỳnh (hoặc quặng pirit), không khí và nước.

– Mục đích của mỗi công đoạn sản xuất axit sunfuric:

Đốt lưu huỳnh trong không khí để sản xuất lưu huỳnh đioxit:

S + O2 → SO2

Oxi hóa SO2 (V2O5) để sản xuất SO3:

2SO2 + O2 → 2SO3

Cho SO3 tác dụng với H2O để sản xuất H2SO4:

SO3 + H2O → H2SO4.

Bài 3: Bằng cách nào có thể nhận biết 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 dung dịch H2SO4.

Viết các phương trình phản ứng.

Lời giải:

a) Dung dịch HCl và dung dịch H2SO4

Trích mẫu thử và đánh thứ tự từng chất.

Dùng dung dịch BaCl2 cho vào từng mẫu thử. Mẫu nào có xuất hiện kết tủa trắng (BaSO4 ) thì mẫu thử đó là H2SO4, còn lại là HCl.

PTHH: BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl

b) Dung dịch NaCl và dung dịch Na2SO4.

Trích mẫu thử và đánh thứ tự từng chất.

Dùng dung dịch BaCl2 cho vào từng mẫu thử. Mẫu nào có xuất hiện kết tủa trắng (BaSO4) thì mẫu thử đó là Na2SO4, còn lại là NaCl

PTHH: BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl

c) Dung dịch Na2SO4 và dung dịch H2SO4.

Trích mẫu thử và đánh thứ tự từng chất.

Cho giấy quỳ tím vào từng mẫu thử. Mẫu nào làm quỳ tím hóa đỏ đó là H2SO4, còn lại là Na2SO4.

Bài 4: 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?

Lời giải:

So sánh các điều kiện: nồng độ axit, nhiệt độ của dung dịch H2SO4 loãng và trạng thái của sắt với thời gian phản ứng để rút ra:

a) Thí nghiệm 2,thí nghiệm 4, thí nghiệm 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 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng diện tích tiếp xúc.

c) Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 6 chứng tỏ phản ứng xảy ra nhanh hơn khi tăng nồng độ của dung dịch H2SO4.

Bài 5: Hãy sử dụng những chất có sẵn: Cu, Fe, CuO, KOH, C6H12O6 (glucozzơ), dung dịch H2SO4loãng, 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 chung của axit.

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

Viết phương trình hóa học cho mỗi thì nghiệm.

Lời giải:

a) Dung dịch H2SO4 loãng có những tính chất hóa học chung của axit. Làm những thí nghiệm:

H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2 ↑

H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

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

Tác dụng với kim loại không giải phóng khí H2 mà cho các sản phẩm khử khác nhau như SO2, H2S, S…..

2Fe + 6H2SO4 đặc to→ Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Tác dụng được với nhiều kim loại:

Cu + 2H2SO4 (đậm đặc)→ CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Tính háo nước của H2SO4 đặc:

C12H22O11 H2SO4 đặc→ 12C + 11 H2O

Bài 6: Cho một khối lượng mạt sắt dư vào 50ml 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) Tính nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng.

Lời giải:

a) PTHH: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

b) nH2 = V/22,4 = 3,36/22,4 = 0,15 (mol)

Theo pt: nFe = nH2 = 0,15 mol → mFe = 0,15. 56 = 8,4 (g)

c) Theo pt: nHCl = 2.nFe = 2 × 0,15 = 0,3 (mol), VHCl = 50ml = 0,005 l

CM HCl = n / V = 0,3 / 0,05 = 6 (M)

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 12,1g hỗn hợp bột CuO và ZnO cần 100ml 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 có nồng độ 20 % để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp các oxit trên.

Lời giải:

VHCl = 100ml = 0,1 lít ⇒ nHCl = CM . V = 0,1 . 3 = 0,3 mol

Đặt x và y là số mol CuO và ZnO trong hỗn hợp.

a) Phương trình hóa học xảy ra:

CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O (1)

ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O (2)

b) Tình thành phần hỗn hợp, dựa vào phương trình hóa học (1), (2) và dữ kiện đề bài cho ta có hệ phương trình đại số:

Theo phương trình: nHCl (1) = 2. nCuO = 2.x mol; nHCl (2) = 2. nZnO = 2y mol

⇒ nHCl = 2x + 2y = 0,3 (∗)

Ta có: mCuO = (64 + 16).x = 80x ; mZnO = (65 + 16).y = 81y

⇒mhh = 80x + 81y = 12,1. (∗∗)

Từ (∗) và (∗∗) ta có hệ phương trình

2x + 2y = 0,3

80x + 81y = 12,1

Giải hệ phương trình trên ta có: x = 0,05; y= 0,1.

⇒ nCuO = 0,05 mol, nZnO = 0,1 mol

mCuO = 80 . 0,05 = 4 g

%mCuO = 4. 100% / 12,1 = 33%

%mZnO = 100% – 33% = 67%.

c) Khối lượng H2SO4 cần dùng:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O (3)

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O (4)

Dựa vào phương trình (3) và (4), ta có:

Theo pt (3) nH2SO4 = nCuO = 0,05 mol

Theo pt (4) nH2SO4 = nZnO = 0,1 mol

⇒ mH2SO4 = 98. (0,05 + 0,1) = 14,7g.

Khối lượng dung dịch H2SO4 20% cần dùng: mH2SO4 = 14,7 .100 /20 = 73,5g.