Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O

1. Phản ứng hóa học:

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O

2. Phân tích phản ứng hóa học Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O:

2.1. Điều kiện phản ứng:

Phản ứng hóa học này sẽ phản ứng ở nhiệt độ phòng

2.2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:

– Bản chất của Na2CO3 (Natri cacbonat)

Na2CO3 tác dụng với axit mạnh giúp tạo ra muối mới và nước và đồng thời cũng giải phóng khí CO2.

– Bản chất của H2SO4 (Axit sunfuric)

H2SO4 là mô thức axit mạnh tác dụng được với muối.

3. Khái quát về H2SO4:

3.1. H2SO4 là gì? 

H2SO4 (Axit Sunfuric) được mệnh danh là ông vua hóa học, giữ vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển các ngành công nghiệp hiện nay.

H2SO4 là axit vô cơ phổ biến nhất hiện nay. Nó được tạo thành từ nguyên tố lưu huỳnh (S), oxy (O) và hydro (H). Công thức hóa học của loại axit này là H2SO4. Tên trong tiếng Anh của H2SO4 là Acid Sulfuric. Loại Axit này còn được biết đến dưới tên gọi dầu Sulfate và Hydro sulfate.

3.2. Tính chất vật lý của H2SO4:

Tính chất vật lý của H2SO4 đặc  hay loãng đều như nhau, là dạng chất lỏng hơi nhớt không màu không mùi không vị. H2SO4 khó bay hơi, nặng hơn nước và tan vô hạn trong nước.

Axit Sunfuric đặc háo nước và khi hút nước sẽ tỏa nhiều nhiệt. Khí thực hành thí nghiệm, chỉ nên cho từ từ H2SO4 đặc vào nước. Tuyệt đối không làm ngược lại vì axit sẽ bắn lên gây bỏng.

3.3. Tính chất hoá học của H2SO4:

H2SO4 loãng:

Axit sunfuric là một axit mạnh, hóa chất này có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit như:

‐ Axit sunfuric H2SO4 làm chuyển màu quỳ tím thành đỏ.

‐ Tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) tạo thành muối sunfat.

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

‐ Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) và nước.

FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

‐ Axit sunfuric tác dụng voqis Bazo tạo thành muối mới và nước.

H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

H2SO4­ + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

‐ H2SO4 tác dụng với muối tạo thành muối mới ( trong đó kim loại vẫn giữ nguyên hóa trị) và axit mới.

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2

H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2

H2SO4 đặc:

Axit sunfuric có đặc tính axit mạnh, oxi hóa mạnh với tính chất hóa học nổi bật như sau:

‐ Tác dụng với kim loại: Khi cho mảnh Cu vào H2SO4 tạo ra dung dịch có màu xanh và có khí bay ra với mùi sốc.

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

‐ Tác dụng với phi kim tạo thành ô xít phi kim + H2O + SO2.

C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2O + 2SO2 (nhiệt độ)

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

‐ Tác dụng với các chất khử khác.

2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

‐ H2SO4 còn có tính háo nước đặc trưng như đưa H2SO4 vào cốc đựng đường, sau phản ứng đường sẽ bị chuyển sang màu đen và phun trào với phương trình hóa học như sau:

C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4.11H2O

3.4. Ứng dụng của H2SO4:

Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp làm nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác cho các phản ứng hóa học. H2SO4 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp, sợi nhân tạo, chất dẻo và sơn.

Sản xuất axit nitric, axit clohydric trong phòng thí nghiệm 

Axit sunfuric được dùng để điều chế axit yếu hơn như HCl, HNO3. H2SO4 được sử dụng rất nhiều trong quá trình sản xuất phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo và sơn màu.

H2SO4 trong công nghiệp 

Khoảng160 triệu tấn axit sunfuric được sử dụng hàng năm. H2SO4 được sử dụng rộng rãi và nổi bật trong ngành luyện kim, thuốc nhuộm, chất dẻo, chất  tẩy rửa, sản xuất giấy và sợi…

H2SO4 là một axit mạnh nên thường được dùng trong sản xuất đồng, kẽm, v.v. Một giải pháp để làm sạch hoặc loại bỏ rỉ sét trên bề mặt thép.

Điều chế nhôm sunfat từ H2SO4 là phương pháp tối ưu. Axit sunfuric còn được dùng để điều chế muối sunfat, làm sạch kim loại trước khi  mạ, chế tạo thuốc nổ, v.v.

Hỗn hợp H2SO4 và nước được sử dụng rộng rãi làm chất điện phân trong pin.

H2SO4 trong xử lý nước  

Axit sunfuric được sử dụng để tạo ra nhôm hydroxit. Nhôm hydroxit sau đó được sử dụng để lọc tạp chất và cải thiện vị nước, trung hòa độ pH của nước và loại bỏ các ion kim loại (ví dụ: Mg2, Ca2) khỏi nước thải. Ngoài ra H2SO4 còn có nhiều ứng dụng rộng rãi bao trùm nhiều lĩnh vực trong đời sống.

4. Khái quát về Na2CO3:

4.1. Na2CO3 là gì?

Natri cacbonat, còn được gọi là soda, là muối natri cacbonat có công thức hóa học Na2CO3. Na2CO3 hay Soda Ash Light là muối natri không kết tủa, tất cả các muối natri đều tan. Ở điều kiện thường, Na2CO3 khan là chất bột màu trắng, mùi nồng.

Natri cacbonat là một loại muối tự nhiên thường được tìm thấy trong các mỏ nước khoáng, nước biển và muối của đất nước. Một số trong số chúng ở dạng tinh thể có chứa canxi cacbonat. Quá trình hình thành tự nhiên chủ yếu là do sự thay đổi địa hình của trái đất, khi một số hồ hoặc vịnh gần biển  bị đóng lại, muối dần dần tích tụ  và bị chôn vùi trong lòng đất, tạo thành mỏ muối. Muối còn lại trong tự nhiên (nước biển) được tạo ra bằng cách hòa tan carbon dioxide trong không khí.

Theo các ghi chép lịch sử, người Ai Cập cổ đại đã biết khai thác và sử dụng Na2CO3 từ 4000 năm trước. Đến thế kỷ 15 – 17, tro rong biển được sử dụng để làm xà phòng và thủy tinh.

4.2. Tính chất vật lý của Na2CO3:

Na2CO3 là một chất dễ tan trong nước tạo thành Hydrat. Với điều kiện khác nhau tạo thành hợp chất khác nhau:

‐ Dưới nhiệt độ 32,5⁰C kết tinh thành chất Na2CO3.10H2

‐ Trong khoảng 32,5-37,5 ºC tạo thành chất Na2CO3.7H2O

‐ Trên 37,5 ºC thành Na2CO3.H2O

‐ Đến 107⁰C mất nước thành Na2CO3 khan.

Na2CO3 khan có dạng bột màu trắng, hút ẩm:

‐ Nhiệt độ nóng chảy 851⁰C.

‐ Nóng chảy không phân hủy tới 853⁰C, ngoài nhiệt độ này thì chất này sẽ phân hủy.

‐ Khối lượng riêng: 2,54 g/cm³, thể rắn

‐ Khối lượng mol: 105.9884 g/mol

‐ Điểm sôi: 1600 °C (2451 K)

‐ Độ hòa tan trong nước: 22 g/100 ml (20 °C)

4.3. Tính chất hóa học của Na2CO3:

Na2CO3 là chất lưỡng tính tác dụng được với axit và bazơ, Na2CO3 là muối trung hòa tạo môi trường trung tính nên nó có đầy đủ tính chất hóa học như sau:

‐ Tác dụng với axit mạnh tạo thành muối và nước giải phóng khí CO2:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑

‐ Tác dụng với Bazo tạo muối mới và bazơ muối

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3↓

‐ Tác dụng với muối tạo 2 muối mới

Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3

‐ Chuyển đổi qua lại với natri bicacbonat theo phản ứng:

Na2CO3 + CO2 + H2O ⇌ 2NaHCO3

‐ Khi tan trong nước, Na2CO3 bị thủy phân

Na2CO3 → 2Na+ + CO32−

CO32− + H2O ⇌ HCO3− + OH− ⇒ Dung dịch Na2CO3 có tính base yếu.

Na2CO3 bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ, làm đổi màu các chất chỉ thị:

‐ Chuyển dung dịch phenolphtalein không màu sang màu hồng.

‐ Na2CO3 làm quỳ tím chuyển sang màu xanh.

4.4. Ứng dụng thực tế của Na2CO3 là gì? Có vai trò trong đời sống ra sao?

‐ Được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thủy tinh, chiếm 13-15% vật liệu làm thủy tinh, làm giảm nhiệt độ nóng chảy của cát và rút ngắn quy trình sản xuất thủy tinh.

‐ Là nguyên liệu để sản xuất chất tẩy rửa, soda được sử dụng làm chất độn và chất phụ gia trong xà phòng và chất tẩy rửa.

‐ Là nguyên liệu thô cho nhiều sản phẩm hóa học dựa trên natri, chiếm 30% nhu cầu, chẳng hạn như sản phẩm tẩy rửa, phụ gia sản phẩm và nông nghiệp.

‐ Được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như một phụ gia quan trọng trong nguyên liệu sản xuất nước mắm.

‐ Na2CO3 tẩy trắng nguyên liệu bột giấy, hạ giá thành và nâng cao chất lượng giấy.

‐ Trong ngành dược phẩm, Na2CO3 để sản xuất thuốc dạ dày và nước súc miệng

‐ Na2CO3 là hóa chất diệt côn trùng gia dụng.

‐ Na2CO3 được sử dụng trong  thủy sản, nhiếp ảnh, hóa chất phòng thí nghiệm.

5. Bài tập vận dụng liên quan: 

Câu 1: Trộn những cặp chất nào sau đây ta thu được chất NaCl?

A. Dung dịch Na2CO3 và dung dịch BaCl2.

B. Dung dịch NaNO3 và CaCl2.

C. Dung dịch KCl và dung dịch NaNO3.

D. Dung dịch Na2SO4 và dung dịch KCl.

Câu 2: Để làm sạch dung dịch NaCl có lẫn Na2SO4 ta dùng:

A. Dung dịch AgNO3.

B. Dung dịch HCl.

C. Dung dịch BaCl.

D. Dung dịch Pb(NO3)2.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về 2 muối NaHCO3 và Na2CO3?

A. Cả 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.

B. Cả 2 muối đều tác dụng với axit mạnh và giải phóng khí CO2.

C. Cả 2 muối đều bị thủy phân tạo môi trường kiềm yếu.

D. Cả 2 muối đều có thể tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo kết tủa.

Câu 4: Cho các chất sau: Na, Na2O, NaCl. NaHCO3, Na2CO3. Số chất có thể tạo ra từ NaOH trực tiếp từ một phản ứng là:

A. 2

B. 3

C. 4.

D. 5

Câu 5: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 3p ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chứa Na2CO3 0,2M và NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là:

A. 0,020.

B. 0,030.

C. 0,015.

D. 0,010.

Câu 6: Nhỏ H2SO4 vào ống nghiệm chứa Na2 CO3 thu được hiện tượng là:

A. Có khí không màu thoát ra.

B. Có khí màu nâu đỏ thoát ra.

C. Có khí màu vàng lục, mùi xốc thoát ra.

D. Không có hiện tượng gì.

Câu 7: Thể tích khí ở đktc thoát ra khi cho 10,6g Na2CO3 phản ứng hoàn toàn với lượng H2SO4 dư là:

A. A. 1,12 lít.

B. 2,24 lít.

C. 3,36 lít.

D. 4,48 lít.

Câu 8: Cho 1,06g Na2CO3 phản ứng hoàn toàn với lượng H2SO4, khối lượng muối có trong dung dịch thu được sau phản ứng là:

A. 1,42 gam.

B, 1,74 gam.

C. 0,475 gam.

D. 1,49 gam.

Đáp án bài tập:

Câu 1:

Đáp án: A. Dung dịch Na2CO3 và dung dịch BaCl2.

Câu 2:

Đáp án: C. Dung dịch BaCl.

Câu 3:

Đáp án: A.Cả 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.

Câu 4:

Đáp án: D. 5

Câu 5:

Đáp án: D. 0,010.

Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch ra thứ tự phản ứng như sau:

H+ + CO32- → HCO3- (1)

H+ + HCO3- → CO2 + H2O (2)

nH+ = 0,03 mol

nCO32- = 0,02 mol < nH+

nH+ (2) = nCO2 = 0,03 – 0,02 = 0,01 mol

Câu 6:

Đáp án: A. Có khí không màu thoát ra.

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 ↑ + H2O

CO2: khí không màu

Câu 7:

Đáp án: B. 2,24 lít.

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 +

0,1

CO2 + H2O

0,1 mol

V = 0,1.22,4 = 2,24 lít

Câu 8:

Đáp án: A. 1,42 gam.

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 +

0,1

CO2 + H2O

0,1 mol

khối lượng muối = 0,01.142 = 1,42gam.