Phản ứng giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc, nóng (H2SO4 đặc) là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng trong hóa học. Phản ứng này tạo ra bạc sunfat (Ag2SO4), khí lưu huỳnh đioxit (SO2) và nước (H2O).
Phương trình phản ứng:
2Ag + 2H2SO4 (đặc, nóng) → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O
Điều kiện phản ứng:
- Axit sunfuric phải ở trạng thái đặc và đun nóng.
- Cần cung cấp nhiệt độ thích hợp để phản ứng xảy ra.
Cách thực hiện:
- Cho bạc kim loại (dạng bột hoặc lá mỏng) vào dung dịch axit sunfuric đặc.
- Đun nóng hỗn hợp phản ứng.
Hiện tượng:
- Bạc kim loại tan dần trong dung dịch.
- Có khí không màu, mùi hắc (SO2) thoát ra.
- Dung dịch trở nên trong suốt.
Bản chất phản ứng Ag + H2SO4 đặc nóng
Phản ứng giữa Ag và H2SO4 đặc, nóng là một phản ứng oxi hóa khử, trong đó:
- Ag bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +1 trong Ag2SO4.
- H2SO4 bị khử, lưu huỳnh từ số oxi hóa +6 xuống +4 trong SO2.
H2SO4 đặc, nóng thể hiện tính oxi hóa mạnh, có thể oxi hóa được nhiều kim loại, kể cả các kim loại kém hoạt động như bạc.
Ứng dụng của phản ứng
Phản ứng này có một số ứng dụng quan trọng:
- Trong phòng thí nghiệm: Dùng để điều chế khí SO2.
- Trong công nghiệp: Có thể được sử dụng trong quá trình tinh chế bạc.
- Phân tích hóa học: Dùng để nhận biết sự có mặt của ion bạc.
Ví dụ minh họa và bài tập
Ví dụ 1: Cho 10,8 gam Ag tác dụng hoàn toàn với H2SO4 đặc, nóng, dư. Tính thể tích khí SO2 (đktc) thu được.
Giải:
- Số mol Ag = 10,8/108 = 0,1 mol
- Theo phương trình phản ứng: nSO2 = 1/2 * nAg = 0,05 mol
- Thể tích SO2 (đktc) = 0,05 * 22,4 = 1,12 lít
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm Fe và Ag tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư thu được khí SO2. Cho biết kim loại nào tan trong H2SO4 đặc nóng?
Giải:
- Fe tan trong H2SO4 đặc nóng tạo Fe2(SO4)3, SO2 và H2O.
- Ag tan trong H2SO4 đặc nóng tạo Ag2SO4, SO2 và H2O.
Ví dụ 3: Cho 2,16 gam Ag tác dụng với H2SO4 đặc, nóng. Tính khối lượng Ag2SO4 tạo thành.
Giải:
- Số mol Ag = 2,16 / 108 = 0,02 mol
- Theo phương trình phản ứng, số mol Ag2SO4 = 1/2 * số mol Ag = 0,01 mol
- Khối lượng Ag2SO4 = 0,01 * 312 = 3,12 gam
Lưu ý khi làm thí nghiệm với H2SO4 đặc
- Axit sunfuric đặc là một chất ăn mòn mạnh. Cần sử dụng găng tay, kính bảo hộ và áo choàng thí nghiệm khi làm việc với axit này.
- Phản ứng tạo ra khí SO2, là một khí độc. Cần thực hiện phản ứng trong tủ hút hoặc nơi thoáng gió.
- Luôn thêm từ từ axit vào nước, không làm ngược lại.
- Không đổ nước vào axit đặc vì có thể gây nổ do nhiệt tỏa ra.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Ag + H2SO4 đặc
- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản ứng càng nhanh.
- Nồng độ H2SO4: Nồng độ axit càng lớn, phản ứng xảy ra càng nhanh.
- Diện tích bề mặt của Ag: Bạc ở dạng bột mịn sẽ phản ứng nhanh hơn so với bạc ở dạng khối lớn.
So sánh phản ứng của Ag với H2SO4 loãng và H2SO4 đặc
- H2SO4 loãng: Ag không phản ứng với H2SO4 loãng ở điều kiện thường vì tính oxi hóa của H+ trong H2SO4 loãng không đủ mạnh để oxi hóa Ag.
- H2SO4 đặc: H2SO4 đặc, đặc biệt khi đun nóng, có tính oxi hóa mạnh và có thể oxi hóa Ag.
Bài tập tự luyện
- Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa Ag và H2SO4 đặc, nguội. Giải thích tại sao phản ứng không xảy ra.
- Cho 5,4 gam Ag tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư. Tính thể tích khí SO2 (đktc) thu được.
- Cho hỗn hợp X gồm Cu và Ag tác dụng với H2SO4 đặc, nóng dư thu được 3,36 lít khí SO2 (đktc). Tính khối lượng Ag trong hỗn hợp X, biết khối lượng Cu là 3,2 gam.
Hy vọng bài viết này cung cấp đầy đủ thông tin chi tiết về phản ứng giữa Ag và H2SO4 đặc nóng, giúp bạn hiểu rõ hơn về bản chất và ứng dụng của phản ứng này.
