NaOH tác dụng với H2SO4: Phản ứng, Giải thích và Bài tập

donghochetacdh

8 hours ago

Phản ứng giữa NaOH (Natri hidroxit) và H2SO4 (Axit sunfuric) là một phản ứng hóa học quan trọng và thường gặp trong các bài toán hóa học. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về phản ứng này, bao gồm phương trình, cơ chế, hiện tượng và các bài tập vận dụng.

1. Phương trình phản ứng NaOH tác dụng với H2SO4

Phản ứng giữa NaOH và H2SO4 là một phản ứng trung hòa, trong đó axit và bazơ tác dụng với nhau tạo thành muối và nước. Phương trình hóa học của phản ứng này là:

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Đây là một phản ứng tỏa nhiệt mạnh.

2. Cách tiến hành phản ứng

Để thực hiện phản ứng này, bạn có thể làm như sau:

Chuẩn bị dung dịch NaOH và dung dịch H2SO4.
Nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 vào dung dịch NaOH đã được thêm một vài giọt chất chỉ thị (ví dụ: quỳ tím hoặc phenolphtalein).

3. Hiện tượng của phản ứng

Khi nhỏ H2SO4 vào NaOH, sẽ có những hiện tượng sau:

Nếu sử dụng quỳ tím làm chất chỉ thị, ban đầu dung dịch có màu xanh (do NaOH có tính bazơ). Khi thêm H2SO4, dung dịch dần mất màu xanh và chuyển sang màu tím khi đạt trạng thái trung hòa. Nếu tiếp tục thêm H2SO4, dung dịch sẽ chuyển sang màu đỏ (do H2SO4 có tính axit).

Alt: Dung dịch Natri hidroxit (NaOH) có tính bazơ, làm quỳ tím chuyển sang màu xanh lam đậm, minh họa tính chất hóa học cơ bản.

Phản ứng tỏa nhiệt, làm nóng dung dịch.

4. Phương trình ion thu gọn

Để hiểu rõ hơn về bản chất của phản ứng, ta có thể viết phương trình ion thu gọn:

Phương trình phân tử: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Phương trình ion đầy đủ: 2Na⁺ + 2OH^– + 2H⁺ + SO4^2- → 2Na⁺ + SO4^2- + 2H2O
Phương trình ion thu gọn: H⁺ + OH^– → H2O

Phương trình ion thu gọn cho thấy bản chất của phản ứng trung hòa là sự kết hợp giữa ion H⁺ (từ axit) và ion OH^– (từ bazơ) để tạo thành nước.

5. Ứng dụng của phản ứng

Phản ứng giữa NaOH và H2SO4 có nhiều ứng dụng trong thực tế và trong phòng thí nghiệm:

Trung hòa axit: NaOH được sử dụng để trung hòa axit dư trong các quy trình công nghiệp và phòng thí nghiệm.
Điều chỉnh pH: Phản ứng này được sử dụng để điều chỉnh độ pH của dung dịch.

6. Bài tập vận dụng

Câu 1: Cho 200ml dung dịch NaOH 1M tác dụng với 100ml dung dịch H2SO4 1.5M. Tính nồng độ mol của các chất sau phản ứng.

Giải:

Số mol NaOH: n_NaOH = 0.2 * 1 = 0.2 mol
Số mol H2SO4: n_H2SO4 = 0.1 * 1.5 = 0.15 mol

Phương trình phản ứng: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Ta thấy: n_NaOH/2 < n_H2SO4/1, vậy H2SO4 dư.

Số mol H2SO4 phản ứng: 0.2/2 = 0.1 mol
Số mol H2SO4 dư: 0.15 – 0.1 = 0.05 mol
Số mol Na2SO4 tạo thành: 0.1 mol

Thể tích dung dịch sau phản ứng: 200ml + 100ml = 300ml = 0.3 lít

Nồng độ H2SO4 dư: 0.05/0.3 = 0.167M
Nồng độ Na2SO4: 0.1/0.3 = 0.333M

Câu 2: Tính khối lượng muối tạo thành khi cho 40 gam NaOH tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4.

Giải:

Số mol NaOH: n_NaOH = 40/40 = 1 mol

Phương trình phản ứng: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Số mol Na2SO4 tạo thành: 1/2 = 0.5 mol
Khối lượng Na2SO4: 0.5 * 142 = 71 gam

Câu 3: Cho 100ml dung dịch NaOH 2M tác dụng với V ml dung dịch H2SO4 1M. Tính V để phản ứng xảy ra vừa đủ.

Giải:

Số mol NaOH: n_NaOH = 0.1 * 2 = 0.2 mol

Phương trình phản ứng: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Số mol H2SO4 cần dùng: 0.2/2 = 0.1 mol
Thể tích H2SO4 cần dùng: V = 0.1/1 = 0.1 lít = 100ml

7. Mở rộng kiến thức về H2SO4 và NaOH

7.1. Axit sunfuric (H2SO4)

Alt: Hình ảnh minh họa bình đựng axit sunfuric H2SO4 đặc, chất lỏng không màu, sánh, bốc khói mạnh trong không khí ẩm, thể hiện tính ăn mòn cao.

Axit sunfuric là một axit mạnh, có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và hóa học.

Tính chất vật lý: Chất lỏng không màu, sánh như dầu, nặng hơn nước và tan vô hạn trong nước, tỏa nhiệt lớn.
Tính chất hóa học:
- Tính axit mạnh: tác dụng với bazơ, oxit bazơ, kim loại (đứng trước H trong dãy điện hóa), muối.
- Tính oxi hóa mạnh (đặc, nóng): tác dụng với nhiều kim loại (trừ Au, Pt), phi kim, hợp chất.
- Tính háo nước: H2SO4 đặc có khả năng hút nước mạnh.

7.2. Natri hidroxit (NaOH)

Alt: Hình ảnh tinh thể Natri hidroxit (NaOH), chất rắn màu trắng, hút ẩm mạnh, dễ tan trong nước, thể hiện tính bazơ mạnh và khả năng ứng dụng đa dạng.

Natri hidroxit là một bazơ mạnh, còn gọi là xút ăn da, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống.

Tính chất vật lý: Chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước, tỏa nhiệt lớn.
Tính chất hóa học:
- Tính bazơ mạnh: tác dụng với axit, oxit axit, muối.
- Tác dụng với một số kim loại (như Al, Zn) tạo ra khí hidro.
- Phản ứng xà phòng hóa chất béo.

Hiểu rõ về phản ứng giữa NaOH và H2SO4, cùng với các kiến thức mở rộng về hai chất này, sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập hóa học một cách dễ dàng và hiệu quả.