Vì sao không nên rót nước vào axit sunfuric đậm đặc mà chỉ có thể rót từ từ axit sunfuric đậm đặc vào nước?
Khi axit sunfuric tan vào nước sẽ tỏa ra một nhiệt lượng lớn. Axit sunfuric đặc giống như dầu và nặng hơn trong nước. Nếu bạn cho nước vào axit, nước sẽ nổi trên bề mặt axit. Tại vị trí nước tiếp xúc với axit nhiệt độ cao làm cho nước sôi mãnh liệt và bắn tung tóe gây nguy hiểm.
Trái lại khi bạn cho axit sunfuric vào nước thì tình hình sẽ khác:axit sunfuric đặc nặng hơn nước, nếu cho từ từ axit vào nước, nó sẽ chìm xuống đáy nước, sau đó phân bố đều trong toàn bộ dung dịch. Như vậy nhiệt lượng sinh ra được phân bố đều trong dung dịch, nhiệt độ sẽ tăng từ từ không làm cho nước sôi lên một cách quá nhanh.
Một chú ý thêm là khi pha loãng axit sunfuric bạn luôn luôn nhớ là “phải rót từ từ” axit vào nước và không nên pha trong các bình thủy tinh. Bởi vì thủy tinh sẽ dễ vở khi tăng nhiệt độ khi pha.
Tính chất của axit sunfuric
Tính chất vật lý
- H2SO4là chất lỏng, dạng nhớt, nặng hơn nước, khó bay hơi và có độ tan vô hạn trong nước.
- H2SO4đặc có tính háo nước, hút nước mạnh và tỏa nhiều nhiệt.
- Axit sunfuric có khả năng làm than hóa các hợp chất hữu cơ.
Tính chất hóa học
1. Axit sunfuric loãng
- Axit sunfuric loãng là một axit mạnh với đầy đủ các tính chất hóa học chung của một axit, bao gồm:
+ Chuyển màu giấy quỳ tím thành màu đỏ.
+ Tác dụng với kim loạiđứng trước hydro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại.
K > Ba > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe2+ > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg+ > Ag > Pt >Au
Ví dụ:
Fe + H2SO4→FeSO4+ H2
+ Tác dụng với bazơ tạo ra muối và nước
H2SO4+ NaOH→NaHSO4+ H2O
H2SO4 + 2NaOH→Na2SO4+ 2H2O
+ Axit sunfuric loãng tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối và nước
H2SO4 + MgO → MgSO4+ H2O
H2SO4+ CuO → CuSO4+ H2O
+ Tác dụng với muốitạo thành muối mới, axit mới và kim loại trong muối giữ nguyên hóa trị.
Na2CO3+ H2SO4→Na2SO4+ H2O + CO2
H2SO4 + BaCl2→ BaSO4 +2HCl
2. Axit sunfuric đặc
Trong axit sunfuric đặcthì S có mức oxi hóa +6 cao nhất, do đó H2SO4đặc có tính axit mạnh, tính oxy hóa mạnh và có tính háo nước.
+ Tác dụng với kim loại tạo muối và nhiều sản phẩm oxy hóa khác nhau như SO2, H2S, S.
3Cr + 4H2SO4 đặc nóng→ 3CrSO4+ 4H2O + S
- Tác dụng với phi kim
C + 2H2SO4 đặc nóng→ CO2+2SO2+ 2H2O
S +2H2SO4 đặc nóng→ 3SO2+ 2H2O
- Tác dụng với các chất khử khác
H2SO4 đặc nóng+ 8HI → H2S + 4I2+ 4H2O
- Tính háo nước
C12H22O11+H2SO4 đặc nóng→12C+11H2O
Mục lục
Acid sulfuric tinh khiết hoàn toàn không được tìm thấy trên Trái Đất, do áp lực rất lớn giữa acid sulfuric và nước. Ngoài ra, acid sulfuric là thành phần của mưa acid, được tạo thành từ lưu huỳnh dioxide trong nước bị oxy hóa, hay là acid sulfurơ bị oxy hóa. Lưu huỳnh dioxide được sản xuất khi nhiên liệu chứa lưu huỳnh [than đá hoặc dầu] bị đốt cháy.
Acid sulfuric được tạo thành trong tự nhiên bởi quá trình oxy hóa quặng pyrit, ví dụ như quặng pyrit sắt. Phân tử oxy oxy hóa quặng pirit sắt [FeS2] thành ion sắt [II] hay Fe2+:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 2H2+Fe2+ có thể bị oxy hóa lên Fe3+:
4Fe2+ + O2 + 4H+ → 4 Fe3++ 2H2Ovà Fe3+ tạo ra có thể kết tủa dưới dạng hydroxide. Phương trình tạo thành hydroxide là
Fe3+ + 3H2O → Fe[OH]3↓ + 3H+Ion sắt [III] cũng có thể oxy hóa pirit. Khi sắt [III] xuất hiện, quá trình có thể trở nên nhanh chóng.
Acid sulfuric ở ngoài Trái ĐấtSửa đổi
Acid sulfuric được tạo thành ở tầng khí quyển trên cao của Sao Kim nhờ quá trình quang hoá của mặt trời lên carbon dioxide, lưu huỳnh dioxide và hơi nước [hoặc nước mưa của Sao Kim]. Độ dài sóng của tia cực tím nhỏ hơn 169nm có thể phân tách carbon dioxide thành carbon monoxide và oxy nguyên tử là một chất rất hoạt động. Khi oxy nguyên tử phản ứng với lưu huỳnh dioxide trong khí quyển của Sao Kim sẽ tạo ra lưu huỳnh trioxide, và chất này có thể hợp thành với hơi nước, cũng là một thành phần trong khí quyển của Sao Kim, tạo thành acid sulfuric:
S + O2 → SO2
2 SO2 + O2 → 2 SO3SO3 + H2O → H2SO4
Ở trên cao, phần có nhiệt độ cao hơn của khí quyển Sao Kim, acid sulfuric chỉ tồn tại dưới dạng lỏng, và các đám mây acid sulfuric dày hoàn toàn che khuất bề mặt hành tinh khi nhìn từ trên xuống. Lớp mây chính dàn ra khoảng 45 đến 70km trên bề mặt hành tinh, với lớp bụi mỏng hơn từ 30 đến 90km trên bề mặt.
Acid sulfuric là hóa chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4 dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu,....
Acid sulfuric được sản xuất trong công nghiệp từ lưu huỳnh, oxy và nước theo phương pháp tiếp xúc; hoặc có thể sản xuất acid sulfuric từ quặng pirit sắt.
Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra lưu huỳnh dioxide.
[1] S[r] + O2[k] → SO2[k]Đối với quặng pirit sắt, quặng sẽ bị đốt trong môi trường giàu oxi tạo ra lưu huỳnh dioxide
[1'] 4FeS2[r] + 11O2[k] → 2Fe2O3[r] + 8SO2[k]Sau đó nó bị oxy hóa thành trioxide lưu huỳnh bởi oxy với sự có mặt của chất xúc tác Vanadi[V] oxide.
[2] 2SO2 + O2[k] → 2SO3[k] [với sự có mặt của V2O5,t450-500oC]Cuối cùng trioxide lưu huỳnh được xử lý bằng nước [trong dạng 97-98% H2SO4 chứa 2-3% nước] để sản xuất acid sulfuric 98-99%.
[3] SO3[k] + H2O[l] → H2SO4[l]Bên cạnh đó, SO3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra oleum [H2S2O7], chất này sau đó bị làm loãng để tạo thành acid sulfuric.
[4] H2SO4[l] + SO3 → H2S2O7[l]Ôleum sau đó phản ứng với nước để tạo H2SO4 đậm đặc.
[5] H2S2O7[l] + H2O[l] → 2 H2SO4[đ]