BÀI 8 ACID

I. KHÁI NIỆM ACID

Quan sát Bảng 8.1 Trang 35 và thực hiện các yêu cầu:

1. CH.Công thức hoá học của các acid có đặc điểm gì giống nhau?

Trả lời:

Công thức hoá học của các acid đều có nguyên tố H.

1. CH. Dạng tồn tại của acid trong dung dịch có đặc điểm gì chung?

Trả lời:

Acid tồn tại trong dung dịch dưới dạng cation H⁺ và anion (ion âm).

CH.Đề xuất khái niệm về acid.

Trả lời:

Khái niệm về acid: Acid là hợp chất phân tử gồm có nguyên tử H liên kết với gốc acid. Khi tan trong nước tạo ra ion H⁺

CH.Hãy cho biết gốc acid trong các acid sau: H₂SO₄, HCl, HNO₃

Trả lời:

II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. CH. Mô tả hiện tượng xảy ra và viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

Trả lời:

Hiện tượng:

Khi nhỏ 1 - 2 giọt acid vào giấy quỳ tím thấy giấy chuyển màu đỏ.

Cho dung dịch HCl vào ống nghiệm đựng kim loại Fe thấy xuất hiện bọt khí bám xung quanh thanh sắt.

Cho dung dịch HCl vào ống nghiệm đựng kim loại Zn thấy xuất hiện bọt khí bám xung quanh thanh Zn.

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

            Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

1. CH. Cho dung dịch HCl phản ứng với Kim loại Mg. Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.

Trả lời:

PTHH: Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

III. MỘT SỐ ACID THÔNG DỤNG

8. CH. Sử dụng hình 8.1 (Trang 37) để trình bày các ứng dụng của Sulfuric acid

Trả lời:

Ứng dụng:

• Sản xuất phẩm nhuộm
• Sản xuất giấy, tơ sợi
• Sản xuất sơn
• Sản xuất phân bón
• Sản xuất chất tẩy rửa
• Sản xuất chất dẻo

8. CH. Sử dụng hình 8.2 (Trang 37) để trình bày các ứng dụng của Hydrochloric acid

Trả lời:

Ứng dụng:

• Tẩy gỉ thép
• Tổng hợp chất hữu cơ
• Xử lí pH nước bể bơi

1. CH.Hãy tìm hiểu về nhu cầu sử dụng và ứng dụng của một trong các acid sau: HCI, H₂SO₄, CH₃COOH và trình bày trước lớp.

Trả lời:

• Nhu cầu sử dụng và ứng dụng của Sulfuric acid (H₂SO₄):  

Sulfuric acid  là một hóa chất công nghiệp quan trọng được sử dụng trong quá trình sản xuất của nhiều loại hàng hóa với nhiều ứng dụng khác nhau. 

Sulfuric acid có tính axit mạnh. Do đó, nó được sử dụng trong việc làm sạch kim loại, loại bỏ các tạp chất từ dầu, sản xuất hóa chất – axit nitric, axit clohidric, tổng hợp thuốc nhuộm, thuốc, chất tẩy rửa, chất nổ, v.v.

Trong sản xuất phân bón: Các loại phân bón được sử dụng phổ biến nhất yêu cầu Sulfuric acid làm một trong những nguyên liệu thô chúng bao gồm supephosphate Ca(H₂PO₄)₂; hỗn hợp phân hóa học vôi (hỗn hợp calcium dihydrophosphate – Ca(H₂PO₄)₂ và calcium sulfate hoặc thạch cao – CaSO₄.2H₂O và amoni sunfat (NH₄)₂SO₄)....

Trong sản xuất công nghiệp: Trong công nghiệp hóa chất, Sulfuric acid được sử dụng để sản xuất nhiều loại hóa chất hữu cơ như axit hữu cơ như axit nitric và axit clohydric cũng như một số muối chứa lưu huỳnh và các hợp chất khác. Sulfuric acid cũng được sử dụng trong sản xuất một số tác nhân alkyl hóa rất mạnh như dimetyl sulphat và nhiều loại este và diesters khác có nguồn gốc từ Sulfuric acid. Các tác nhân alkyl hóa này tiếp tục được sử dụng cho nhiều loại phản ứng tổng hợp hóa học và trong việc gây đột biến hóa học.

Sulfuric acid cũng được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp như LABSA (Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid). Sulfuric acid cũng được sử dụng để điều chế bùn axit (Sulfuric acid Dodecyl benzen), bằng cách sunfua hóa dodecyl benzen. Bùn axit này được sản xuất tiếp tục được sử dụng để sản xuất các chất tẩy rửa và xà phòng khác nhau.

Trong công nghiệp phẩm màu, Sulfuric acid được dùng để điều chế nhiều loại thuốc nhuộm và phẩm màu. Một trong những chất tạo màu nổi tiếng nhất được sử dụng trong công nghiệp, titan dioxit được điều chế từ quá trình xử lý quặng khoáng titan-sắt oxit (còn được gọi là ilmenit) với Sulfuric acid đậm đặc và titan oxy sunfat (TiOSO₄).

Sulfuric acid là một trong những thành phần cần thiết để điều chế thuốc nổ TATP (Triacetone triperoxide) là một chất nổ được điều chế bằng cách lấy hydrogen peroxide, axeton và Sulfuric acid làm nguyên liệu thô cơ bản.

Trong ngành công nghiệp dầu khí, Sulfuric acid được sử dụng để tinh chế hydrocacbon thô chiết xuất cũng như các sản phẩm tinh chế: xăng, nhiên liệu máy bay và dầu diesel để loại bỏ tất cả các tạp chất hữu cơ có trong chúng. Ngoài ra, Sulfuric acid được sử dụng rộng rãi để khai thác lưu huỳnh từ khí tự nhiên và dầu vì các chất hữu cơ thô chứa một lượng lớn lưu huỳnh hiện diện ở dạng hydro sunfua. Việc tinh chế các hợp chất sunfua này dẫn đến việc chiết xuất lưu huỳnh, một nguyên tố quan trọng đối với tất cả các dạng sống. Bên cạnh đó, lưu huỳnh còn được sử dụng trong nhiều quá trình hóa học như phản ứng bunsen để sản xuất hydro.

Sulfuric acid được sử dụng rộng rãi trong quá trình gia công kim loại. Ứng dụng của nó chủ yếu cho các mục đích làm sạch kim loại như sắt và thép. Một loại làm sạch sắt đặc biệt, cụ thể là tẩy gỉ, được thực hiện trước khi trải qua quá trình mạ kẽm (mạ kim loại với kẽm để ngăn không bị gỉ). Thay vào đó, bản thân Sulfuric acid cũng có thể được sử dụng để chống gỉ khi được sử dụng để làm sạch sắt. Do đó, nó góp phần tác động vào thép để hạn chế bị rỉ sét hoặc chống lại oxy hóa của sắt.

Sulfuric acid được sử dụng trong sản xuất Rayon. Trong sản xuất rayon, các sợi xenlulo thô thu được từ nguồn tự nhiên được hòa tan trong dung dịch nước có chứa các ion đồng tetramine. Dung dịch thu được sau đó được bơm vào Sulfuric acid đậm đặc, dẫn đến sự hình thành các sợi Rayon (còn thường được gọi là xenlulo tái sinh).

Sulfuric acid cũng tìm thấy một ứng dụng trong phản ứng điện hóa, nơi nó đóng vai trò như một điện cực. Nó đặc biệt được sử dụng trong các điện cực tạo nên các tế bào pin lưu trữ axit gốc chì, được sử dụng khá phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô. Trong các loại pin này, nồng độ cụ thể của Sulfuric acid tinh khiết (33%), có trọng lượng riêng là 1,25.

Sulfuric acid là một trong những nguyên liệu thô được sử dụng trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy để sản xuất clo dioxit, một chất tẩy trắng và oxy hóa mạnh được sử dụng đặc biệt để tẩy trắng nước (hoặc khử trùng bằng clo của nước) thường được sử dụng để xử lý uống nước.

Sulfuric acid là một chất oxy hóa tốt và được sử dụng trong nhiều phản ứng hóa học để oxy hóa nhiều chất. Ngoài vai trò là một chất oxy hóa, Sulfuric acid còn được sử dụng rộng rãi như một chất khử nước để khử nước của các loại đường khác nhau (chẳng hạn như sucrose hoặc glucose) để tạo thành một màng cacbon rắn màu đen dưới dạng cặn.

Sulfuric acid là môi trường diễn ra tất cả các phản ứng este hóa. Trong hóa học, phản ứng este hóa được sử dụng để tạo ra một nhóm hợp chất hữu cơ mới có tên là este là kết quả của phản ứng hóa học giữa axit hữu cơ và rượu. Phản ứng được xúc tác trong môi trường axit, được cung cấp bởi Sulfuric acid.

Sulfuric acid được sử dụng trong sản xuất axit khoáng phổ biến khác axit clohydric thông qua một phản ứng. Trong phản ứng này, natri clorua được tạo ra để phản ứng với axit clohydric, dẫn đến việc tạo ra axit clohydric và natri bisulphat, như một sản phẩm trung gian, sản phẩm này tiếp tục phản ứng với natri clorua để tạo ra một phân tử axit clohydric khác.

Trong xử lý nước thải

Xử lý nước thải là một quá trình rất quan trọng phải được thực hiện để bảo vệ môi trường sống. Là loại axit được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, Sulfuric acid thường được sử dụng để đưa mức độ pH của nước thải trở lại bình thường.

Trong y học

Sulfuric acid được ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm. Nó được sử dụng như một dung môi để tổng hợp hóa học của nhiều loại hóa chất bao gồm các thành phần dược phẩm hoạt động. Một loại thành phần dược phẩm hoạt tính được sản xuất bằng cách sử dụng Sulfuric acid là các tác nhân alkyl hóa thường được sử dụng trong hóa trị liệu (điều trị ung thư).

Sulfuric acid, ở nồng độ rất nhẹ, được sử dụng trong một số loại thuốc mỡ bôi ngoài da, đặc biệt để điều trị vết loét. Tuy nhiên, những loại thuốc mỡ này nên được sử dụng một cách thận trọng vì chúng có thể gây kích ứng ở một số người nhạy cảm. Vì Sulfuric acid là một chất khử nước và axit rất mạnh, nồng độ trung bình hoặc cao của nó có thể dẫn đến bỏng da, phát ban hoặc thương tích nghiêm trọng. Do đó, nó cần được xử lý hết sức thận trọng.

Ngoài ra, Sulfuric acid còn được ứng dụng sử dụng trong thu hoạch khoai tây, điều chế dung dịch Piranha,…

• Nhu cầu sử dụng và ứng dụng của acid HCl:

Hiện nay, mỗi năm thế giới sản xuất hàng chục triệu tấn hydrochloric acid. Lượng lớn hydrochloric acid được sử dụng để sản xuất vinyl chloride cung cấp cho ngành nhựa, ammonium chloride để cung cấp cho ngành sản xuất phân bón, các chloride kim loại để cung cấp cho ngành hoá chất, các hợp chất hữu cơ chứa chlorine để phục vụ sản xuất dược phẩm, thuốc nhuộm.

Ngoài ra, hydrochloric acid còn được dùng để trung hoà môi trường base hoặc thuỷ phân các chất trong quá trình sản xuất, tẩy rửa gỉ sét (thành phần chính là các iron oxide) bám trên bề mặt của các loại thép…

• Nhu cầu sử dụng và ứng dụng của acid CH₃COOH:

Một lượng lớn acetic acid được sử dụng để sản xuất vinyl acetate và cellulose acetate. Vinyl acetate được dùng để sản xuất keo dán và chất kết dính trong sản xuất giấy, sản xuất tơ (tơ vinylon), …; cellulose acetate được sử dụng làm tá dược trong sản xuất thuốc, sản xuất tơ, phim ảnh …

Acetic acid còn được dùng để tổng hợp aluminium monoacetate (Al(OH)₂COOCH₃) làm chất cầm màu trong công nghệ dệt may, tổng hợp ethyl acetate, butyl acetate làm dung môi (để pha sơn), tổng hợp muối ammonium acetate (CH₃COONH₄) để sản xuất acetamide một chất có tác dụng lợi liểu và làm toát mồ hôi; tổng hợp phenylacetic acid dùng trong công nghiệp nước hoa, tổng hợp penicillin, tổng hợp chloroacetic acid dùng trong sản xuất chất diệt cỏ 2,4 – D và 2,4,5 – T, … Dung dịch acetic acid 2 – 5% được dùng làm giấm ăn, làm chất tẩy cặn trong siêu đun nước và nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.

1. CH. Việc sử dụng acid không đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí. Em hãy tìm hiểu về các tác hại này và trình bày trước lớp.

Trả lời:

Việc sử dụng acid không đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí. Cụ thể:

- Acid dư thừa sau sử dụng thải trực tiếp ra môi trường ngấm vào đất làm chua đất, làm rửa trôi các chất dinh dưỡng có trong đất … không những thế chúng còn làm cho cây trồng bị suy yếu và chết hàng loạt. Nhất là đối với những cây nông nghiệp (rau, củ, quả …) môi trường acid sẽ gây ra những thiệt hại lớn …

- Acid dư thừa sau sử dụng thải trực tiếp ra môi trường nước làm giảm độ pH của nước, khiến cho các loài sinh vật bị cản trở quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng … Ngoài ra, các loài sinh vật sẽ bị hạn chế phát triển, chết dần và khó có thể tái tạo về môi trường sinh thái ban đầu. Đối với những người dân chuyên sống bằng nghề nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản, thì đây sẽ là một mối nguy cơ lớn gây ảnh hưởng tới đời sống kinh tế và sản xuất của người dân. 

- Trong không khí các hạt acid lơ lửng gây ô nhiễm không khí, ảnh hưởng tới tầm nhìn xa trong không khí gây cản trở tới hoạt động nghiên cứu của các chuyên gia về khí tượng, môi trường…

- Đối với con người, khi da tiếp xúc với môi trường không khí bị ô nhiễm do acid sẽ gây ra các bệnh về da như mẩn ngứa, nấm, viêm da, gây mụn nhọt, mụn trứng cá… Sử dụng nước dư acid trong ăn uống còn gây ảnh hưởng tới hệ tiêu hóa, gây ra các bệnh về đường ruột như trào ngược dạ dày, đau dạ dày, ợ hơi, khó tiêu… Trẻ em sử dụng nước dư acid thường xuyên sẽ gây tổn hại cho hệ thần kinh, não bộ, thậm chí là tử vong. Về lâu dài, nước dư acid còn là nguyên nhân gây ra bệnh Alzheimer ở người già. Khi hít thở không khí có chứa các hạt bụi acid sẽ làm ảnh hưởng tới đường hô hấp và giảm sức đề kháng của cơ thể….