H2SO4 là gì? Các dạng, tính chất và ứng dụng Axit Sunfuric?

1. H2SO4 là gì?

H2SO4 hay còn được gọi là axit sunfuric là một loại axit được phổ biến rộng rãi hiện nay. Nó mang nhiều ý nghĩa quan trọng, đóng vai trò trong sự thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp hiện đại với nhiều ứng dụng tuyệt vời. Vậy H2SO4 là gì?

H2SO4 (axit sunfuric) là một axit tồn tại dưới dạng chất lỏng trong suốt nếu bị dây vào người, loãng sẽ có cảm giác rát bỏng khó chịu, nếu nồng độ càng cao sẽ làm cho người tan chảy, vô cùng nguy hiểm. Hiện nay chưa tìm thấy H2SO4 (axit sunfuric) tinh khiết mà các nhà khoa học chỉ phát hiện axit sunfuric ở dạng chất lỏng nhiều tạp chất. Do đó, axit sunfuric nguyên chất chỉ được tạo ra từ phản ứng hóa học.

2. Tính chất của H2SO4:

2.1. Tính chất vật lý:

Khi học hóa học chương trình đào tạo trung học phổ thông, các bạn sẽ nhận thấy rằng, Axit sunfuric (H2SO4) có hai loại là axit sunfuric loãng và axit sunfuric đặc. Mỗi loại sẽ mang trong mình những đặc điểm, tính chất vật lý và tính chất hóa học riêng mà chúng ta cần phải chú ý.

Thứ nhất, axit sunfuric loãng tồn tại dưới dạng chất lỏng, không màu, không mùi, không vị, khó bay hơi, nặng hơn nước và tan vô hạn trong nước.

Thứ hai, axit sunfuric đặc cũng tồn tại ở dạng chất lỏng, không màu, không mùi, không vị, khó bay hơi, và tan vô hạn trong nước. Tuy nhiên, axit sunfuric đặc nổi bật với khả năng hút nước cực mạnh và tỏa nhiệt cực kỳ lớn. Do đó, khi điều chế pha loãng axit sunfuric đặc cần phải đúng quy trình, và pha axit vào nước để đảm bảo tránh bị bỏng do sự tỏa nhiệt lớn mà axit này tạo ra.

2.2. Tính chất hóa học:

Tính chất hóa học của axit sunfuric (H2SO4) là một loại axit cực kỳ mạnh nên có đầy đủ tích chất hóa học của một axit thông thường.

Axit sunfuric loãng có tính chất hóa học bao gồm:

– Thứ nhất, làm cho quỳ tím hóa đỏ

– Thứ hai, phản ứng được với các khối kim loại, muối, bazơ, oxit bazơ tạo ra những chất, hợp chất hóa học.

Axit sunfuric đặc ngoài các tính chất hóa học trên của axit sunfuric loãng thì chúng còn có một số đặc trưng về tính chất hóa học sau đây:

– Thứ nhất, tác dụng với kim loại đồng, dung dịch sản phẩm sau tác dụng sẽ đổi sang màu xanh.

– Thứ hai, tính háo nước rất mạnh, chính vì vậy lượng nhiệt tỏa ra rất lớn và hết sức phải cẩn thận.

Do đó, các bạn khi sử dụng H2SO4 (axit sunfuric) cần phải hết sức lưu ý các vấn đề sau để đảm bảo an toàn cho sức khỏe, đặc biệt là tính mạng của mình:

–        Thứ nhất, tuyệt đối không được phép tiếp xúc trực tiếp với H2SO4 (axit sunfuric) nguyên chất hay kể cả đã được pha loãng. Khi không may để loại axit này tiếp xúc trực tiếp với da sẽ gây ra hiện tượng bỏng nặng. Đặc biệt, nếu để H2SO4 (axit sunfuric) bắn vào mắt sẽ có thể dẫn đến mù lòa. 

–        Thứ hai, H2SO4 có thể gây bốc cháy những chất liệu làm từ vải hay giấy, do đó, cần phải bảo quản H2SO4 cẩn thận trong lọ thủy tinh, đậy kín nắp.

–     Thứ ba, khi tiến hành điều chế axit sunfuric loãng từ axit sunfuric đặc cần phải nhớ thật kỹ rằng, chỉ được phép đổ axit vào nước. Cấm hoàn toàn phương thức đổ nước vào axit, điều đó sẽ gây hiện tượng phun trào, bắn tung tóe axit ra bên ngoài cực kỳ nguy hiểm. Điều chế phải cho từ từ từng ít axit vào nước, không được nóng vội vì nhiệt lượng mà nó tỏa ra có thể thiêu đốt bạn.

–       Thứ tư, phải lựa chọn mua axit sunfuric tại những địa chỉ uy tín, đáng tin cậy, có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng để đảm bảo chất lượng cho sản phẩm và an toàn khi sử dụng.

Khi tìm hiểu thật kỹ về axit sunfuric và đảm bảo rằng đã hiểu về sản phẩm này mới được phép sử dụng để đảm bảo an toàn cho chính bạn.

Ví dụ điển hình như những cơn mưa axit, trong thành phần nước mưa có chứa H2SO4 đã làm cháy rụi toàn bộ khu rừng ở Thụy Điển vào năm 1948. Không chỉ vậy, các quốc gia Anh, Phần Lan, Đức, Canada,… cũng đã xuất hiện mưa axit. Đặc biệt, tại Việt Nam, hiện nay các nhà khoa học cũng đã phát hiện ra mưa axit tại một số vùng nước ta. Mưa axit do tác động của con người trong việc khai thác khoảng sản bừa bãi, ô nhiễm khói bụi,… đã tạo lên nhiều hậu quả nghiêm trọng. Do đó, để đảm bảo cuộc sống của nhân loại, chính chúng ta cần phải có những biện pháp khai thác khoáng sản một cách phù hợp, bảo vệ môi trường sống, thực hiện các biện pháp giảm thiểu, hạn chế chất thải độc hại ra môi trường. Cùng với đó, cần có những biện pháp quản lý rác thải từ các công ty, nhà máy, xí nghiệp để đảm bảo rằng những rác thải này được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. Điều đó sẽ làm giảm thiểu khả năng gây ra các trận mưa axit nguy hiểm.

3. Ứng dụng của H2SO4:

Là một chất axit mạnh, hiện nay axit sunfuric được sử dụng vô cùng rộng rãi từ công nghiệp sản xuất phân bón, đến luyện kim, xử lý nước thải,…

Loại axit sunfuric này có mặt trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện nay như: Luyện kim, phẩm nhuộm, chất tẩy rửa, giấy, sợi,… Ước tính hàng năm có hơn 160 triệu tấn axit sunfuric được sản xuất để phục vụ cho các ngành công nghiệp này.

Ngoài phục vụ trong các ngành công nghiệp, axit sunfuric còn được ứng dụng khá phổ biến trong việc sản xuất phân bón. Nó là một trong những thành phần quan trọng nhất dùng để sản xuất các loại phân bón như Phosphate, Canxi dihydrogen, Amoni Sunfat, Amoni Phosphate.

Axit sunfuric (H2SO4) là chất hóa học cốt lõi dùng để điều chế Al(OH)2 (thành phần vô cùng quan trọng, không thể thiếu trong quy trình xử lý nước thải). Dù không trực tiếp tham gia quá trình xử lý nước thải, xong axit sunfuric lại hỗ trợ điều chế tốt với số lượng lớn Al(OH)2 một cách dễ dàng, vô cùng tiện lợi. Chất Al(OH)2 đóng vai trò quan trọng trong việc lọc các tạp chất, khử mùi và cân bằng độ pH cho nước. Nó còn giúp loại bỏ các kim loại nặng có trong nước như Mg, Ca, giúp phòng tránh và giảm nguy cơ nước nhiễm phèn hiệu quả.

4. Bài tập liên quan:

Bài tập 1: Dung dịch axit sunfuric loãng không thể tác dụng với chất nào sau đây?

A. Cu

B. CU(OH)2

C. CuSO4

D. Fe

Đáp án là: C

Bài tập 2: Dung dịch axit sunfuric có thể tác dụng được với chất nào sau đây?

A. Cu

B. CO2

C. HCl

D. O2

Đáp án là: A

Bài tập 3: Cho hỗn hợp 1.625 g Zn vào 0,56 g Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được V lít khí (đktc). Giá trị của V là?

A. 0,448l.     B. 0,224l.

C. 0,784l.     D. 0,672l.

Lời giải:

n_Zn = 0,025 mol, n_Fe = 0,01 mol

khí sinh ra là H₂

Bảo toàn số mol e ta có: 2n_Zn + 2n_Fe = 2n_khí → n_khí = n_Zn + n_Fe 

ð n_khí = 0.025 + 0.01 = 0.035 mol

ð V = 22.4 * n_khí = 22.4 * 0.035 = 0.784 lít

Vậy V sẽ bằng 0,784 lít => Chọn đáp án C

Bài tập 4: Hòa tan hoàn toàn 3 g hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Zn bằng một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 6.72 lít hiđro (ở đktc) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là?

Lời giải:

Bảo toàn nguyên tố H có n_axit = n_khí = V/ 22,4 = 6.72/ 22.4 = 0,3 mol

Bảo toàn khối lượng: m_x + m_axit = m_muối + m_khí

→ m_muối = 3 + 0,3 x 98 – 0,3 x 2 = 3 + 29.4 – 0.6 = 31.8 gam.

Bài tập 5: Hoà tan 1.12 g Fe bằng dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được dung dịch X. Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO₄ 0.2M. Tìm giá trị của V?

Lời giải:

Tac có phương trình hóa học:

Fe (0,02) + H₂SO₄ → FeSO₄ (0,02 mol) + H₂ (1)

10FeSO₄ (0,02) + 2KMnO₄ (0,004 mol) + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)3 + K2SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O (2)

Số mol của Fe là: n_Fe = m/ 56 = 1.12/ 56 = 0.02 mol

Từ phương trình hóa học (1) ta có:  n_FeSO4 = n_Fe = 0.02 mol

Từ phương trình hóa học (2) ta có: n KMnO4 = 1/5 n_FeSO4 = 0.004 mol

ð V = 0.004/ 0.2 = 0.02 lít = 20 ml. Vậy V bằng 20 ml

Bài tập 6: Cho 4 g hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch axit sunfuric 10%, thu được 4.48 lít khí H2 (ở đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là bao nhiêu?

Lời giải:

Bảo toàn H trong phương trình ta có n_axit = n_khí = 4.48/ 22.4 = 0.2 mol

→ m_{dd axit} = n x M/ 10% = 0.2 x 98/ 10% = 196 g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_kl + m_{dd axit} = m_{dd muối} + m_khí

→ m_{dd muối} = m_kl + m_{dd axit} – m_khí = 4 +  196 – 0.2 x 2 = 199.6 g

Vậy khối lượng dung dịch muối thu được là 199.6 g