Axit sunfuric (H2SO4) là một hợp chất hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Bài viết này sẽ đi sâu vào tính chất hóa học của H2SO4, đặc biệt là khả năng oxi hóa mạnh và tính axit của nó.
Tính Chất Vật Lý Của Axit Sunfuric
Axit sunfuric tinh khiết là một chất lỏng không màu, sánh như dầu, và nặng hơn nước gần hai lần. Nó tan vô hạn trong nước và tỏa rất nhiều nhiệt khi pha loãng. Điều quan trọng cần lưu ý là khi pha loãng axit sunfuric, luôn phải rót từ từ axit vào nước, không làm ngược lại để tránh gây nguy hiểm.
Tính Chất Hóa Học Quan Trọng Của H2SO4
Axit sunfuric thể hiện tính chất hóa học đa dạng, phụ thuộc vào nồng độ và điều kiện phản ứng.
1. Tính Axit Mạnh (ở dạng loãng)
Trong dung dịch loãng, H2SO4 là một axit mạnh, thể hiện đầy đủ các tính chất chung của axit:
-
Làm đổi màu chất chỉ thị: Dung dịch H2SO4 làm quỳ tím hóa đỏ.
-
Tác dụng với kim loại: H2SO4 loãng phản ứng với nhiều kim loại (đứng trước H trong dãy điện hóa) giải phóng khí hydro.
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
-
Tác dụng với bazơ: Axit sunfuric trung hòa bazơ tạo thành muối và nước.
NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O
-
Tác dụng với oxit bazơ: Phản ứng với oxit bazơ tạo thành muối và nước.
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
-
Tác dụng với muối: Axit sunfuric có thể phản ứng với một số muối tạo thành muối mới và axit mới (nếu sản phẩm có chất kết tủa hoặc khí).
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2
2. Tính Oxi Hóa Mạnh (ở dạng đặc)
H2SO4 đặc, nóng là một chất oxi hóa mạnh, có khả năng oxi hóa nhiều kim loại, phi kim và hợp chất khác.
-
Tác dụng với kim loại: Oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo thành muối sunfat (thường ở hóa trị cao) và giải phóng SO2 (trong một số trường hợp có thể là H2S hoặc S).
2 Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6 H2O
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Lưu ý: Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội.
-
Tác dụng với phi kim: Oxi hóa các phi kim (ở nhiệt độ cao) tạo thành oxit của phi kim và SO2.
C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
-
Tác dụng với các chất khử:
FeO + 2H2SO4 (đặc, nóng) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
HBr + H2SO4 (đặc) → Br2 + SO2 + 2H2O
-
Tính háo nước: H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, có thể hút nước từ nhiều hợp chất, gây hiện tượng than hóa.
C12H22O11 + H2SO4(đ) → 12C + H2SO4.11H2O
Ứng Dụng Quan Trọng Của Axit Sunfuric
Axit sunfuric là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
- Sản xuất phân bón (superphosphat, amoni sunfat).
- Sản xuất thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp.
- Sản xuất tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm.
- Sản xuất dược phẩm.
- Chế biến dầu mỏ.
- Sản xuất các hóa chất khác.
Sản Xuất Axit Sunfuric Trong Công Nghiệp
Axit sunfuric được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp tiếp xúc, gồm 3 giai đoạn chính:
-
Sản xuất SO2: Đốt lưu huỳnh hoặc quặng pirit sắt (FeS2).
S + O2 → SO2
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
-
Sản xuất SO3: Oxi hóa SO2 thành SO3 bằng O2, xúc tác V2O5, nhiệt độ 450-500°C.
2SO2 + O2 → 2SO3
-
Hấp thụ SO3: Hấp thụ SO3 bằng H2SO4 đặc tạo oleum, sau đó pha loãng oleum bằng nước để được H2SO4 có nồng độ mong muốn.
H2SO4 + nSO3 → H2SO4 .nSO3
H2SO4.nSO3 + nH2O → (n + 1) H2SO4
Nhận Biết Ion Sunfat
Ion sunfat (SO42-) có thể được nhận biết bằng dung dịch muối bari (ví dụ: BaCl2). Phản ứng tạo kết tủa trắng bari sunfat (BaSO4) không tan trong axit.
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
Na2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4 + 2NaOH
Như vậy, bài viết đã trình bày chi tiết về tính chất hóa học của H2SO4, từ tính axit mạnh đến khả năng oxi hóa vượt trội, cùng với các ứng dụng và phương pháp sản xuất quan trọng. Hy vọng bài viết cung cấp thông tin hữu ích cho bạn đọc.
