Điều chế Axit sunfuric

Điều chế Axit sunfuric được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

1. Điều chế Axit sunfuric

Axit sunfuric tinh khiết hoàn toàn không được tìm thấy trên Trái Đất, do ái lực rất lớn giữa axit sunfuric và nước. Axit sunfuric là thành phần của mưa axít, được tạo thành từ điôxít lưu huỳnh trong nước bị ôxi hóa, hay là axit sunfuric bị ôxi hóa.

Nên, để chiều chế axit sunfuric, người ta chỉ điều chế H₂SO₄ trong công nghiệp. Để điều chế axit sunfuric, người ta sẽ trải qua 3 giai đoạn chính như sau:

Giai đoạn 1: Sản xuất SO₂

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O3 + 8SO₂↑ (đk: Nhiệt độ)

hoặc: S + O₂ → SO₂ (đk: Nhiệt độ)

Giai đoạn 2: Sản xuất SO₃

Oxi hóa SO₂ thành SO₃:

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (xúc tác V₂O5, 450 – 500 độ C)

Giai đoạn 3: Sản xuất H₂SO₄

Hấp thụ SO₃ bằng dung dịch H₂SO₄ 98%, một phần SO₃ khác hòa tan trong H₂SO₄ tạo thành oleum:

SO₃ + H2O → H₂SO₄

H₂SO₄ + nSO₃ → H₂SO₄.nSO₃ (oleum)

Sau đó, dùng nước thích hợp pha loãng Oleum

H₂SO₄.nSO₃ + H2O → (n+1) H₂SO₄

2. Tính chất hóa học của Axit sunfuric (H₂SO₄)

Axit sunfuric loãng và đặc có những tính chất hóa học khác nhau.

a. Axit sunfuric loãng: H₂SO₄ loãng có đầy đủ tính chất đặc trưng của một axit giống như axit clohidric. Đó là

– Làm đổi màu quỳ tím thành đỏ

– Tác dụng với nhiều kim loại (Mg, Zn, Al, Fe…) → Muối sunfat + H₂ ↑

– Tác dụng với bazơ (NaOH, Ca(OH)₂, Cu(OH)₂…) → Muối sunfat + H₂O

– Tác dụng với bazơ (Na2O, CaO, CuO…) → Muối sunfat + H₂O

– Tác dụng với muối (BaCl2, Ca(NO3)₂…) → Axit mới + muối mới

b. Axit sunfuric đặc: H₂SO₄ đặc có những tính chất hóa học riêng

* Tác dụng với kim loại

H₂SO₄ đặc, nóng tác dụng với nhiều kim loại tạo thành muối sunfat nhưng không giải phóng khí H₂.

Cu + 2H₂SO_{4 (đặc, nóng)} → CuSO4 + SO₂ + 2H₂O

* Tính háo nước

H₂SO₄ đặc có tính háo nước. Do đó phải hết sức lưu ý khi sử dụng axit này.

3. Ứng dụng của H2SO4 trong đời sống

Axit sunfuric là hóa chất được sử dụng phổ biến hàng đầu, được mệnh danh là "king of chemicals". Chính vì vậy mà Axit sunfuric có tầm quan trọng đặc biệt trong lĩnh vực hóa học và trong đời sống. Có thể kể đến như:

* Trong xử lý nước thải

Axit Sunfuric là hợp chất để sản xuất nhôm hidroxit. Chất hydroxit này được dùng trong các nhà máy xử lý nước thải. Nhằm loại bỏ các tạp chất, cải thiện mùi vị trong nước, cân bằng pH và phá tan các ion Mg²⁺, Ca²⁺ có trong nước thải.

Lưu ý quan trọng: Axit sunfuric là hóa chất rất nguy hiểm, có thể ăn mòn gây bỏng rộp da. Trước khi sử dụng, người dùng cần phải mặc đầy đủ đồ bảo hộ mặt nạ, quần áo, găng tay, khẩu trang,….

* Sản xuất hóa chất

Được biết đến là một hóa chất có tính ứng dụng cao. Axit Sunfuric được sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất một số axit quan trọng như: axit photphoricaxit, hydrochloric, axit nitric và nhiều hóa chất công nghiệp khác.

* Trong sản xuất công nghiệp

Theo thống kê, mỗi năm sử dụng hết khoảng 160tr tấn H₂SO₄. Đặc biệt được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như luyện kim, chất dẻo, giấy, sợi,…

– Ứng dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất kim loại kẽm, đồng, làm sạch bề thép, dụng dịch tẩy gỉ.

– Ứng dụng trong sản xuất nhôm sunfat, muối sunfat, chất tẩy rửa kim loại, chế tao thuốc nhuộm, chất dẻo, thuốc nổ và dược phẩm.

– H₂SO₄ kết hợp với nước dùng làm chất điện giải trong ắc quy, axit chì,…

* Trong sản xuất phân bón

Một số tài liệu đã kê khai 60% sản lượng axit sunfuric toàn thể giới được ứng dụng trong quá trình sản xuất axit photphoric. Đây là hợp chất để sản xuất phân photphat, amoni photphat, canxi dihydrogen photphat, amoni sunfat.

* Trong phòng thí nghiệm

H₂SO₄ là hợp chất đậm đặc chuyên dùng để điều chế các axit khác yếu hơn như HNO₃, HCl trong thí nghiệm.

4. Những lưu ý khi sử dụng axit sunfuric

- H₂SO₄ bắn vào da có thể gây bỏng nặng, bắn vào mắt có thể bị mù. Đây là loại hóa chất nguy hiểm, phải tránh tiếp xúc trực tiếp, không được uống, hít vào. Nếu tiếp xúc da sẽ gây bỏng cháy nặng, vào mắt gây hỏng mắt vĩnh viễn cho nên cần có biện pháp phòng ngừa hợp lý.

- Bắt buộc phải đeo mặt nạ chuyên dùng để bảo vệ mắt, găng tay, kính, tạp dề phải bằng PVC khi sử dụng hoặc bơm vào bồn chứa phải mặc quần áo bảo hộ để bảo vệ cơ thể.

- Khi đun nóng chất này, sẽ xuất hiện những loại khí cực kỳ độc hại là khí SO₂ và SO₃

- Tuyệt đối không được cho nước vào axit trước khi cần pha loãng hợp chất, nhưng luôn luôn phải cho từ từ chất này vào nước, tránh sự nguy hiểm do phản ứng gây ra.

- H₂SO₄ đặc nguội hấp thụ cực kỳ mãnh liệt hơi ẩm, vì thế mà nó là một chất làm khô tốt , áp suất hơi nước trên nó là 0,003mmHg.

- Đặc điểm của chất này là bắt đầu bốc khói ở nhiệt độ 30 – 40^oC, khi đun tiếp sẽ tạo ra hơi SO₃. Nhiệt độ sẽ tăng nhanh và bắt đầu sôi ở 290^oC cho tới khi ngừng giải phóng SO₃. Hydrat còn lại sôi ở 338^oC chứa 98.3% H₂SO₄. Đây là tính đặc nóng phổ biến của chất này.

- Khi làm lạnh chất này sẽ chuyển thành dạng rắn, những tinh thể của nó nóng chảy ở 10,49^oC. Axit lỏng thường chậm đông không hoá rắn ở dưới 0^oC.

-------------------------------

Ngoài Điều chế Axit sunfuric đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.