Axit sunfuric là gì? Tính chất và các ứng dụng của H2SO4?

1. Axit sunfuric là gì? 

H2SO4 là một trong những axit vô cơ phổ biến nhất hiện nay. Đây là một loại axit mạnh, được tạo thành từ ba nguyên tố chính lưu huỳnh (S), oxy (O) và hydro (H). Tên đầy đủ của loại axit này là axit sulfuric và công thức hóa học của nó là H2SO4.

Axit sulfuric là một trong những hợp chất quan trọng và phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm công nghiệp, y học, thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác. Trong công nghiệp, axit sulfuric được sử dụng rộng rãi để sản xuất hầu hết các sản phẩm, từ thuốc nhuộm và dược phẩm cho đến pin và nhiên liệu động cơ. Axit sulfuric cũng là một thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất giấy và sợi.

Axit sulfuric cũng được sử dụng trong y học, đặc biệt là trong các thử nghiệm và xét nghiệm máu. Nó cũng là một thành phần của nhiều loại thuốc và được sử dụng để điều trị nhiều bệnh. Ngoài ra, axit sulfuric còn được sử dụng trong việc khử trùng và tẩy trắng trong ngành thực phẩm.

Trong tiếng Anh, axit sulfuric còn được gọi là “Acid Sulfuric”. Ngoài ra, axit sulfuric còn được biết đến với các tên gọi khác như “Sulfate” và “Hydro sulfate”. Điều này cho thấy tính quan trọng của axit sulfuric trong các ứng dụng khác nhau và tầm quan trọng của việc nghiên cứu và hiểu rõ về loại hợp chất này.

Vì tính ứng dụng rộng và tầm quan trọng của axit sulfuric trong nhiều lĩnh vực khác nhau, việc hiểu rõ về tính chất và ứng dụng của nó là rất quan trọng. Nghiên cứu và phát triển các phương pháp sản xuất, xử lý và sử dụng axit sulfuric là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong khoa học hóa học.

2. Tính chất của H2SO4: 

2.1. Tính chất vật lý của H2SO4: 

Axit sunfuric là một hợp chất quan trọng trong hóa học, được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó có một số tính chất vật lý đáng chú ý, như sau:

– Axit sunfuric tinh khiết là một chất lỏng không màu, không mùi, có một tính ổn định cao và khá dễ chịu khi tiếp xúc với người dùng. Điều này làm cho nó rất phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học.

– Mật độ của axit sunfuric là khá lớn, đạt khoảng 1,84 g/cm³, cho thấy tính chất dày đặc của nó. Độ nóng chảy của axit sunfuric là khoảng 10,371°C, cho thấy nó có thể tồn tại ở dạng rắn trong điều kiện nhiệt độ thích hợp.

– Trọng lượng phân tử của axit sunfuric là 98,078, cho thấy tính chất hóa học đặc biệt của nó. Nó có thể tạo ra các phản ứng hóa học phức tạp và có nhiều ứng dụng trong sản xuất hóa chất và sử dụng trong nhiều quá trình sản xuất công nghiệp.

– Độ nhớt động học của axit sunfuric là khoảng 0,021 Pas (25°C), cho thấy tính chất lỏng của nó khá ổn định. Tuy nhiên, với nhiệt độ và áp suất khác nhau, độ nhớt của nó có thể thay đổi.

– Axit sunfuric có khả năng trộn với nước ở tỷ lệ khác nhau, và giải phóng lượng nhiệt lớn để làm cho nước sôi. Tính chất này rất hữu ích trong nhiều ứng dụng khác nhau của axit sunfuric, ví dụ như sản xuất dung môi hoặc chất tẩy rửa.

– Cuối cùng, điểm sôi của axit sunfuric khá cao, khoảng 336°C, và độ nhớt của nó cũng cao hơn so với nhiều hợp chất khác. Điều này là do axit sunfuric có liên kết hydro mạnh hơn trong các phân tử của nó.

Tóm lại, axit sunfuric có những tính chất vật lý đặc trưng đáng chú ý, giúp nó trở thành một hợp chất vô cùng quan trọng trong hóa học và công nghiệp.

2.2. Tính chất hóa học của H2SO4: 

H2SO4 là một hợp chất hóa học rất quan trọng, có những tính chất hóa học đặc biệt như sau:

– Nó là một axit mạnh và có khả năng ion hóa cao, có thể phản ứng với nhiều chất khác.

– Một trong những tính chất đặc trưng của axit sulfuric là khả năng ăn mòn cao, cho phép hòa tan trong nước và nhiều hợp chất khác. Điều này là do tính oxy hóa rất cao của axit sulfuric, khiến nó trở thành một chất oxy hóa mạnh.

– Axit sulfuric có độ biến động rất thấp, do đó nó được sử dụng để điều chế các axit dễ bay hơi hơn từ các muối axit khác.

– Axit sulfuric đậm đặc là một chất khử nước rất mạnh. Vì vậy, nó được sử dụng để làm khô nhiều loại khí không phản ứng với axit. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong các quá trình sản xuất chất tẩy rửa và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất pin và đồng thời cũng được sử dụng trong việc sản xuất thuốc nhuộm.

– Nó có khả năng làm mất nước các chất hữu cơ như tinh bột. Điều này làm cho axit sulfuric trở thành một chất xúc tác quan trọng trong việc sản xuất nhiều loại sản phẩm hữu cơ.

– Cuối cùng, tính chất hóa học đặc biệt khác của axit sulfuric là khả năng oxy hóa cả phi kim cũng như kim loại, cho phép sử dụng nó trong nhiều ứng dụng khác nhau như sản xuất thuốc nhuộm, sản xuất pin và sử dụng trong các quá trình sản xuất chất tẩy rửa.

3. Ứng dụng của H2SO4:

Acid sulfuric là một hóa chất rất quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Mỗi năm, trên toàn thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4 để sử dụng trong các lĩnh vực sau:

– Điều chế các loại axit khác và các loại muối sunfat: Acid sulfuric là một nguyên liệu quan trọng trong việc sản xuất các loại axit khác như axit sunfuric đặc biệt, axit nitric, axit photphoric, axit clohydric, axit sunfa, và nhiều loại muối sunfat khác.

– Tẩy rửa kim loại trước khi mạ và sơn màu: Acid sulfuric được sử dụng để tẩy rửa và làm sạch bề mặt kim loại trước khi mạ hoặc sơn màu. Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất trên bề mặt kim loại và tạo ra một bề mặt sạch đẹp, giúp cho quá trình mạ hoặc sơn màu được thực hiện tốt hơn và cho sản phẩm cuối cùng đạt được chất lượng tốt nhất.

– Sản xuất tơ sợi hóa học: Acid sulfuric được sử dụng để sản xuất tơ sợi hóa học, một loại sợi được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt may.

– Chế tạo thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, dược phẩm, và chất giặt tẩy rửa tổng hợp: Acid sulfuric được sử dụng trong quá trình sản xuất các loại thuốc nổ, chất dẻo, thuốc nhuộm, dược phẩm, và chất giặt tẩy rửa tổng hợp. Acid sulfuric giúp tạo ra các sản phẩm với chất lượng tốt và giúp quá trình sản xuất được thực hiện nhanh chóng và hiệu quả.

– Sản xuất ắc quy: Acid sulfuric được sử dụng để sản xuất các loại ắc quy khác nhau, một thiết bị lưu trữ năng lượng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau.

– Xử lý nước thải và sản xuất phân bón: Acid sulfuric được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải và sản xuất phân bón. Acid sulfuric giúp loại bỏ các chất độc hại và tạo ra các sản phẩm phân bón với chất lượng tốt.

Vì vậy, acid sulfuric là một hóa chất rất quan trọng và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn sản xuất công nghiệp.

4. Bài tập vận dụng: 

Câu 1: Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng?

A. Al, Mg, Cu

B. Fe, Mg, Ag

C. Al, Fe, Mg

D. Al, Fe, Cu

Câu 2: Kim loại nào sau đây không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng?

A. Al    B. Mg    C. Na    D. Cu

Đáp án: D

Câu 3: Cho 0,015 mol một loại hợp chất oleum vào nước thu được 200ml dung dịch X. Để trung hòa 100 ml dung dịch X cần dùng 200 ml dung dịch NaOH 0,15M. Thành phần phần trăm về khối lượng của nguyên tố lưu huỳnh trong oelum trên là

A. 37,86%      B. 35,96%

C. 23,97%      D. 32,655%

Đáp án: B

Câu 4: Cho m gam hỗn hợp X gồm Al, Cu vào dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được 6,72 lít khí (đktc). Nếu cho m gam hỗn hợp X trên vào một lượng dư dung dịch H₂SO₄ (đặc, nguội), thu được 6,72 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m là

A. 23,0    B. 21,0    C. 24,6    D. 30,2

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng 1 lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 1,344 lít khí hidro (đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là

A. 9,52    B. 10,27    C. 8,98    D. 7,25

Câu 6: Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 10%, thu được 2,24 lít khí H₂ (đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là

A. 97,80 gam    B. 101,48 gam    C. 88,20 gam    D. 101,68 gam

Câu 7: Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe₂O₃, MgO, ZnO trong 500 ml axit H₂SO₄ 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng cô cạn dung dịch hỗn hợp muối sunfat khan thu được có khối lượng là

A. 6,81 gam    B. 4,81 gam    C. 3,81 gam    D. 5,81 gam

Đáp án: A

Câu 8: Phương trình hóa học nào sau đây không đúng?

A. Cu + 2H₂SO₄ (đặc) → CuSO₄ +SO₂ + 2H₂O

B. Fe + S ^to → FeS

C. 2Ag + O₃ → Ag₂O + O₂

D. 2Fe + 3H₂SO₄ (loãng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂

Đáp án: D

Câu 9: Trong điều kiện thích hợp, có thể xảy ra các phản ứng sau:

H₂SO₄ + C → 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

H₂SO₄ + Fe(OH)₂ → FeSO₄ + 2H₂O

4H₂SO₄ +2FeO → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O

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

Trong các phản ứng trên, khi dung dịch H₂SO₄ là dung dịch loãng thì phản ứng nào có thể xảy ra?

A. (a)    B. (c)    C. (b)    D. (d)