Mở đầu (trang 44) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Nhãn dán trên chai đựng dung dịch sulfuric acid thường có hình như Hình 7.1. Giải thích ý nghĩa của hình và nguyên nhân gây nên hiện tượng được mô tả trong hình.
Trả lời:
- Ý nghĩa của hình là cảnh báo sự nguy hiểm của sulfuric acid gây bỏng da khi rơi vào da. Nguyên nhân là sulfuric acid là một acid hút nước mạnh, quá trình hòa tan tỏa nhiệt lượng lớn.
I. Sulfuric acid
1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
Câu hỏi 1 (trang 44) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Hãy viết công thức Lewis của phân tử H2SO4.
Trả lời:
- Công thức Lewis của phân tử H2SO4.
2. Tính chất hóa học
Luyện tập 1 (trang 45) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng giữa dung dịch sulfuric acid loãng, dư với lần lượt từng chất sau: kẽm (zinc), zinc oxide, barium hydroxide, sodium carbonate.
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).
Câu hỏi 2 (trang 46) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Số oxi hoá lớn nhất của sulfur trong các hợp chất là +6. Vậy H2SO4 có khả năng thể hiện tính khử không? Giải thích.
Trả lời:
H2SO4 không có khả năng thể hiện tính khử. Vì S+6 là số oxi hóa cao nhất của sulfur trong hợp chất nên không thể nhường electron để thể hiện tính khử.
Luyện tập 2 (trang 46) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Dự đoán hiện tượng xảy ra khi cho vài giọt dung dịch sulfuric acid đặc vào ống nghiệm chứa vài hạt cơm (thành phần chính là tinh bột ((C6H10O5)n). Viết phương trình hoá học minh hoạ.
Lời giải:
3. Bảo quản và xử lí bỏng sulfuric acid
Luyện tập 3 (trang 47) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Phòng thí nghiệm có một lọ đựng dung dịch sulfuric acid đặc không còn nguyên chất, không sử dụng được nữa. Hãy đề xuất cách loại bỏ lọ acid này một cách an toàn mà ít gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ.
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).
4. Ứng dụng và sản xuất sulfuric acid
Câu hỏi 3 (trang 48) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: "Nhờ có chất xúc tác nên phản ứng giữa SO2 và O2 ưu tiên diễn ra theo chiều thuận". Phát biểu trên là đúng hay sai? Giải thích.
Trả lời:
Phát biểu trên là sai.
Vì chất xúc tác giúp hệ đạt nhanh tới trạng thái cân bằng bằng cách tăng tốc độ phản ứng thuận và phản ứng nghịch với số lần bằng nhau nên không làm chuyển dịch cân bằng (hay không ưu tiên diễn ra theo một chiều bất kì).
Vận dụng (trang 48) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Quá trình sản xuất sulfuric acid có thể ảnh hưởng đến môi trường và người tham gia sản xuất. Hãy tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất một số biện pháp hạn chế những tác hại đó.
Lời giải:
- Trong quá trình sản xuất sulfuric acid có thể xảy ra hiện tượng rò rỉ khí sulfur dioxide, sulfur trioxide làm ảnh hưởng tới sức khỏe của người tham gia sản xuất (khó thở, bệnh viêm đường hô hấp, đau mắt,…) và môi trường (gây nên mưa acid).
- Biện pháp hạn chế tác hại:
+ Dẫn khí sulfur dioxide, sulfur trioxide bị rò rỉ vào tháp hoặc bồn chứa các chất hấp phụ phù hợp, như than hoạt tính, hấp phụ khí sulfur dioxide, sulfur trioxide.
+ Chuyển hoá sulfur dioxide, sulfur trioxide bị rò rỉ thành các chất ít gây ô nhiễm hơn bằng các hoá chất như vôi sống (thành phần chính là CaO), vôi tôi (thành phần chính là Ca(OH)2) hoặc đá vôi nghiền (thành phần chính là CaCO3).
II. Muối sulfate
Câu hỏi 4 (trang 49) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Hai chất phụ gia thực phẩm đều màu trắng là bột thạch cao nung và bột “baking soda” NaHCO3. Làm thế nào để phân biệt hai chất phụ gia này?
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).
Luyện tập 4 (trang 50) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Trình bày cách sử dụng dung dịch barium hydroxide để phân biệt ba phân đạm có thành phần chính lần lượt là NaNO3, NH4Cl, (NH4)2SO4.
Lời giải:
Lấy mỗi chất một ít ra các ống nghiệm tương ứng có đánh số từ 1 đến 3:
Cho dung dịch Ba(OH)2 lần lượt vào từng ống nghiệm và lắc đều cho tan hết phân đạm.
Trong ống nghiệm:
- Xuất hiện kết tủa và khí có mùi khai => (NH4)2SO4
- Xuất hiện khí có mùi khai => NH4Cl
- Không hiện tượng => NaNO3
PTHH:
Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 → BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
Ba(OH)2 + 2NH4Cl → BaCl2 + 2NH3 + 2H2O
Bài tập
Bài tập 1 (trang 50) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7:
a) Tính thể tích dung dịch H2SO4 98% (D = 1,84 g mL-1) cần dùng để pha chế thành 500 mL dung dịch H2SO4 0,05 M.
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:
Bài tập 2 (trang 50) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Các ao, hồ, suối, sông quanh miệng núi lửa thường có môi trường acid. Điển hình là hồ Kawah Ijen, miền Đông đảo Java, Indonesia. Hồ nằm cao hơn mặt nước biển 2 300 m, được cho là “hồ acid” lớn nhất thế giới. Giá trị pH của nước trong hồ dao động từ 0,13 đến 0,50 chủ yếu do sulfuric acid gây nên.
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.
Bài tập 3 (trang 50) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Dựa vào tính chất nào để phân biệt nhanh muối magnesium sulfate và muối barium sulfate?
- Để phân biệt nhanh muối magnesium sulfate và muối barium sulfate, ta cho chúng tác dụng với nước: magnesium sulfate hút nước, barium sulfate không tác dụng với nước.
Bài tập 4 (trang 50) SGK Hóa 11 Cánh diều Bài 7: Viết phương trình hoá học của các phản ứng theo dãy chuyển hoá dưới đây.
FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 → (NH4)2SO4.
Lời giải:
