V. Oxi Lưu huỳnh lí thuyết về phản ứng hoá học
6.Axit sunfuric
a). Tính chất vật lí của axit sunfuric H2SO4
Axit sunfuric là chất lỏng không màu, sánh như dầu thực vật, không bay hơi, không mùi, khối lượng riêng 1,86g/ml, sôi ở 337oC.
Axit sunfuric đặc hút nước rất mạnh, làm toả ra một lượng nhiệt lớn. Do vậy, để pha loãng axit sunfuric, người ta chỉ được phép cho chảy từ từ một dòng nhỏ axit đặc vào nước mà không được làm ngược lại.
b). Tính chất hoá học của axit sunfuric H2SO4
Axit sunfuric loãng có tất cả những tính chất của một axit mạnh : làm đỏ quỳ tím, tác dụng với bazơ, với occit bazơ, với nhiều muối.
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O CuO + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2
Axit sunfuric loãng oxi hoá những kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại :
Nếu kim loại có nhiều số oxi hoá thì khi tác dụng với axit sunfuric loãng, kim loại chỉ đạt đến số oxi hoá thấp ví dụ :
Khác với dung dịch loãng, axit sunfuric đặc, nóng oxi hoá cả một số kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại (như Cu, Ag, Hg) và nhiều phi kim (như C, S, P). Ví dụ :
Ở nhiệt độ thường, axit H2SO4 đặc không tác dụng với sắt, nên người ta có thể vận chuyển axit sunfuric đặc trong những xitec bằng thép.
Axit sunfuric đặc chiếm nước của nhiều chất hữu cơ chứa hiđro và oxi như đường, gỗ, sợi bông, đồng thời giải phóng cacbon ở dạng muội than. Quá trình đó gọi là sự than hoá bằng axit sunfuric đặc. Sự than hoá đường có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau :
Như vậy, tính chất của axit sunfuric loãng thể hiện bằng tính chất của ion H+, còn axit sunfuric đặc thể hiện bằng tính chất toàn phân tử H2SO4.
c). Muối của axit sunfuric
Axit sunfuric tạo ra hai loại muối : muối trung hoá và muối axit. Muối trung hoà gọi là sunfat, muối axit là hiđro sunfat :
Na2SO4 natri sunfat NaHSO4 natri hiđrosunfat
Dưới đây là các muối suafat có nhiều ứng dụng. Na2SO4 kết tinh ở dạng Na2SO4.10H2O. Muối natri sunfat khan được dùng trong công nghiệp nấu thuỷ tinh.
MgSO4 kết tinh ở dạng MgSO4.7H2O ; MgSO4 có trong biển, được dùng làm thuốc xổ trong y tế.
(NH4)2SO4 (amoni sunfat) là phân bón chứa nitơ (phân đạm). K2SO4 là phân bón chứa kali (phân kali).
CaSO4 gặp trong tự nhiên ở dạng CaSO4.2H2O gọi là thạch cao. Khi đun nóng đến 150oC thì thạch cao mất bớt nước biến thành 2CaSO4.H2O gọi là thạch cao nung nhỏ lửa hay alebat. Khi được nhào với nước, alebat biến thành khối nhão rồi hoá rắn, trở lại dạng CaSO4.2H2O.
Thạch cao có ứng dụng rộng rãi trong xây dựng (trát tường), trong điêu khắc (nặn tượng) và trong y tế (bó bột chữa xương bị gẫy).
CuSO4.5H2O có màu xanh, độc, CuSO4 được dùng trong việc mạ đồng các kim loại, chế tạo một số chất màu vô cơ. Trong nông nghiệp, dung dịch loãng CuSO4 được dùng để phun trừ sâu cho cây và khử trùng hạt trước khi gieo.
ZnSO4.7H2O dùng làm phân vi lượng, sản xuất chất màu vô cơ. d). Nhận biết axit sunfuric và muối sunfat
Đại đa số các muối sunfat tan trong nước, canxi sunfat CaSO4 và chì sunfat PbSO4 ít tan, bari sunfat BaSO4 thực tế không tan trong nước cũng như trong axit. Khi cho một dung dịch muối nào
đó của bari, thí dụ BaCl2, vào dung dịch axit sunfuric hoặc dung dịch muối sunfat thì tạo thành kết tủa trắng BaSO4 :
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl
Vì vậy dung dịch muối bari là thuốc thử axit sunfuric hoặc dung dịch muối sunfat. Khi cho dung dịch muối bari vào dung dịch nào đó mà có chất kết tủa trắng xuất hiện và chất kết tủa này không bị tan trong axit nitric hoặc axir clohiđric thì có thể khẳng định rằng, trong dung dịch đã cho có gốc sunfat SO42ˉ