CHỦ ĐỀ 2. NITROGEN VÀ SULFUR

BÀI 7. SULFURIC ACID VÀ MUỐI SULFATE   

(20 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Hãy nêu tính chất vật lí của sulfuric acid.

Giải:

Sulfuric acid là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi. Dung dịch sulfuric acid đặc có khả năng hút ẩm nên thường được dùng để làm khô hóa chất. Sulfuric acid tan tốt trong nước; quá trình hòa tan tỏa ra một lượng nhiệt lớn. Vì vậy, để đảm bảo an toàn khi pha loãng dung dịch sulfuric acid đặc, phải cho từ từ acid đặc vào nước, không được cho nước vào acid.

Câu 2: Dung dịch sulfuric acid loãng có các tính chất chung của một acid, các tính chất đó là gì?

Giải:

Dung dịch sulfuric acid loãng có các tính chất chung của một acid:

• Đổi màu quỳ tím thành đỏ
• Tác dụng với những kim loại hoạt động trong dãy hoạt động hóa học
• Tác dụng với oxide base và base
• Tác dụng với nhiều muối

Câu 3: Vì sao phải cẩn thận khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc?

Giải:

Khi bị dính dung dịch sulfuric acid đặc, vùng cơ thể tiếp xúc với acid sẽ bị tổn thương nặng do các tế bào bị mất nước, bị oxi hóa mạnh, bị đốt nóng từ lượng nhiệt lớn phát ra. Vì vậy phải hết sức thận trọng khi sử dụng dung dịch sulfuric acid đặc.

Câu 4: Nêu cách xử lí khi bị bỏng sulfuric acid.

Giải:

Khi bị bỏng bởi dung dịch sulfuric acid, cần sơ cứu người bị bỏng bằng cách rửa sạch vết bỏng dưới vòi nước sạch trong ít nhất 20 phút để rửa trôi acid đồng thời làm giảm nhiệt phát ra từ các quá trình oxi hóa trước khi đưa đến cơ sở y tế. Việc rửa bằng nước sạch có thể tiến hành tiếp tục trong lúc di chuyển nạn nhân.

Bỏng sulfuric acid có thể dẫn đến nhiễm trùng máu nếu xử lí không đúng trong bước sơ cứu. Vì vậy, chỉ nên dùng nước sạch để sơ cứu. Tuyệt đối không chườm đá lạnh, không xoa vết bỏng bằng các loại kem, gel, dầu,…

Câu 5: Nêu các ứng dụng của sulfuric acid.

Giải:

Sulfuric acid phần lớn được dùng để sản xuất các loại phân bón như ammonium sulfate, calcium dihydrogenphosphate. Acid này còn được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, sơn, phẩm màu, thuốc trừ sâu, giấy, chế hóa dầu mỏ,…

2. THÔNG HIỂU (7 câu)

Câu 1: Để 11,2 gam bột Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thu được dung dịch Y và khí SO₂ thoát ra (giả sử SO₂ là sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng muối khan thu được trong dung dịch Y.

Giải:

Ta có:

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:  =  = 0,1 (mol)

⇒

Câu 2: Hoà tan hoàn toàn 0,8125g một kim loại hoá trị II và dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được 0,31 lít khí SO₂ (đkc). Kim loại đã dùng là?

Giải:

Ta có:

Bảo toàn số mol e có: 2.n_KL = 2.n_khí

→

→ Kim loại đó là Zn.

Câu 3: Cho 1,3g Zn và 0,56g Fe tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng, dư thu được V lít khí (đkc). Giá trị của V là?

Giải:

n_Zn = 0,02 mol, n_Fe = 0,01 mol

Khí sinh ra là H₂

Bảo toàn số mol e ta có: 2n_Zn + 2n_Fe = 2n_khí → n_khí = 0,03 mol

→ V = 0,03.24,79 = 0,7437 lít.

Câu 4: Cho 0,96g Cu phản ứng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, dư thu được V lít khí SO₂ (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là?

Giải:

n_Cu = 0,015 mol

Bảo toàn số mol e: 2.n_Cu = 2.n_khí → n_khí = 0,015 mol

→ V = 0,015.24,79  0,37 lít.

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn 3,22 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 1,4874 lít hydrogen (ở đkc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là?

Giải:

Bảo toàn nguyên tố H có n_axit = n_khí = 0,06 mol

Bảo toàn khối lượng: m_x + m_axit = m_muối + m_khí

→ m_muối = 3,22 + 0,06.98 – 0,06.2 = 8,98 gam.

Câu 6: Hoà tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được dung dịch X. Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO₄ 0,5M. Giá trị của V là?

Giải:

n_Fe = 0,1 mol

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

0,1                     0,1

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

0,1              0,02

V = = 0,04 lít = 40ml.

Câu 7: Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 10%, thu được 2,479 lít khí H₂ (ở đkc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là?

Giải:

Bảo toàn H có n_axit = n_khí = 0,1 mol → m_{dd axit} =  = 98 gam.

Bảo toàn khối lượng: m_kl + m_{dd axit} = m_{dd muối} + m_khí

→ m_{dd muối} = 3,68 + 98 – 0,1.2 = 101,48 gam.

3. VẬN DỤNG (5 câu)

Câu 1: Có một oleum công thức là H₂SO₄.3SO₃. Cần bao nhiêu gam oleum này để pha vào 100 ml dung dịch H₂SO₄  40% (d=1,31ml) để tạo ra oleum có hàm lượng SO₃ là 10%

Giải:

Ta có:

→  =

→

→  =  (mol)

Gọi số mol oleum là x (mol) → Số mol SO₃ là 3x mol

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

 ←                        (mol)

→

→ x = 1,7577

→

Câu 2: Cho hỗn hợp A gồm Al, Zn, Mg. Đem oxi hóa hoàn toàn 28,6 gam A bằng oxygen dư thu được 44,6 gam hỗn hợp oxide B. Hòa tan hết B trong dung dịch H₂SO₄ thu được dung dịch D. Cô cạn dung dịch D được hỗn hợp muối khan có khối lượng là bao nhiêu?

Giải:

Phương trình tổng quát:

KL + O₂ → Oxide

Áp dụng bảo toàn khối lượng cho phản ứng cháy:

⇒

Đặt công thức chung của các oxide là M₂O_n

M₂O_n + nH₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + nH₂O

Áp dụng bảo toàn khối lượng cho các phản ứng của oxide với H₂SO₄:

⇒  = 124,6 (g)

Câu 3: Đem nung hỗn hợp G gồm x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn hợp H (gồm 2 kim loại trên và hỗn hợp oxide của chúng). Đem hòa tan hết lượng hỗn hợp H trên bằng dung dịch H₂SO₄ đậm đặc thu được 0,3 mol SO₂. Tính giá trị của x.

Giải:

Sơ đồ tổng quát:

G

Đặt

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho quá trình 1:

⇒

x                       3x                                                          0,6     0,3

0,15                   0,3                                     y        4y

Bảo toàn electron: 3x + 0,3 = 0,6 + 4y

⇒ 3x – 4y = 0,3 (**)

Từ (*) và (**) suy ra

Vậy x = 0,7 (mol)

Câu 4: Cho m(g) hỗn hợp A gồm 3 kim loại Al, Zn, Cu. Lấy 0,1 mol A tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng, dư thu được 1,86 lít khí ở đkc và 2,4g kim loại không tan. Mặt khác, lấy 22,05g A Cho tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng, dư thu được a mol khí SO₂ (đkc). Giá trị của a là?

Giải:

Trong 0,1 mol A, kim loại không tan là Cu

→ n_Cu = 0,0375 (mol)

Gọi số mol Al và Zn lần lượt là x và y (mol), ta có:

    ⇒

⇒ m_A = 11,025 (gam)

Áp dụng định luật bảo toàn e:

2a = 2.(2.0,0375 + 3.0,025 + 2.0,0375)

⇒ a = 0,45 (mol).

Câu 5: Cho 33,2 gam hỗn hợp X gồm Cu, Mg, Al tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu được 24,79 lít khí ở đkc và chất rắn không tan B. Cho B hòa tan hoàn toàn vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư thu được 4,958 lít khí SO₂ (đkc). Khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp X lần lượt là?

Giải:

Vì Cu không phản ứng với HCl nên B là Cu

Gọi số mol của Mg, Al, Cu lần lượt là x, y, z mol

Ta có:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

x                                    x

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

y                                     1,5y

Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + H₂O

z                                        z

        ⇒               ⇒

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1: Cho 0,015 mol một loại hợp chất oleum vào nước thu được 200 ml dung dịch X. Để trung hoà 100 ml dung dịch X cần dùng 200 ml dung dịch NaOH 0,15M. Phần trăm về khối lượng của nguyên tố sulfur trong oleum trên là bao nhiêu?

Giải:

Gọi công thức của oleum là H₂SO₄.nSO₃

Phương trình phản ứng:

H2SO4.nSO3 + nH2O  (n+1)H2SO4

Bảo toàn nguyên tố H ⇒

Để trung hòa 100ml dung dịch X cần 0,03 mol NaOH

→ 200ml dung dịch X cần 0,06 mol NaOH để trung hòa.

Ta có:  = 0,03 mol

→ 0,015. (n+1) = 0,03

⇒ n = 1

⇒ Công thức của oleum: H₂SO₄.SO₃

→ %S = = 35,95%

Câu 2: Chia 75,2 gam hỗn hợp X gồm Fe_xO_y và Fe thành hai phần bằng nhau. Hòa tan phần 1 trong V ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) thu được 1,2395 lít H₂ (đkc). Phần 2 cho tác dụng với dung địch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thấy có 3,7185 lít khí SO₂ (đkc) thoát ra. Xác định công thức Fe_xO_y.

Giải:

Gọi số mol Fe_xO_y và Fe ở mỗi phần lần lượt là a và b (mol)

• Phần 1:

Fe_xO_y  + 2yHCl → xFeCl_2y/x + yH₂O

a                  2a

Fe + 2HCl  FeCl₂ + H₂

b        2b                     b

Theo bài ra:    

• Phần 2:

Ta có:

a                                (3x-2y)a

b                       3b

          0,3     0,15

Bảo toàn electron, ta có:

(3x-2y)a + 0,15 = 0,3

⇒ (3x+2y)a = 0,15 (mol)  (1)

Mặt khác: (56x+16y)a + 56.0,05 =  = 37,6

(56x+16y)a = 34,8                 (2)

Từ (1) và (2) suy ra:

⇒

⇒ Công thức của iron oxide là Fe₃O₄

Câu 3: Cho hỗn hợp X gồm 3 kim loại Fe, Zn và Cu.

+ TN1: Cho 4,74 gam X phản ứng hoàn toàn trong H₂SO₄ loãng thấy thoát ra 1,7353 lít khí ở đkc.

+ TN2: Cho 0,16 mol X phản ứng với H₂SO₄ đặc, nóng, dư thấy thoát ra 5,2059 lít khí SO₂ là sản phẩm khử duy nhất ở đkc.

Tính phần trăm khối lượng của Fe, Cu, Zn trong hỗn hợp ban đầu.

Giải:

• Gọi số mol Fe; Zn; Cu trong thí nghiệm 1 lần lượt là a,b,c (mol).

Ta có: 56a + 65b + 64c = 4,74             (1)

Bảo toàn e: a + b = 0,07                      (2)

• Gọi số mol Fe; Zn; Cu trong thí nghiệm 2 lần lượt là ka; kb; kc (mol)

⇒ k(a + b + c) = 0,16                         (3)

lại có n_SO2 = 0,21 mol

Bảo toàn e: k(3a + 2b + 2c) = 0,42      (4)

Lấy  ⇒ 0,06a – 0,1b – 0,1c = 0        (5)

Từ (1), (2), (5) ⇒

⇒  = 59,07%

⇒  = 27,43%

%m_Cu = 100 – 59,07 – 27,43 = 13,5%