Luyện tập Sulfuric acid và muối sulfate CTST

Hiện tượng quan sát được khi cho Cu vào dung dịch Sulfuric acid đặc là

Dung dịch chuyển sang màu xanh và có khí không màu mùi sốc thoát ra

Phương trình phản ứng hóa học

Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Để pha loãng sulfuric acid đặc an toàn: Nhỏ từ từ acid vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh. Tuyệt đối không làm ngược lại. 

Barium sulfate (BaSO₄) được sử dụng như một loại bột màu làm phụ gia pha màu cho công nghiệp sơn; cho thủy tinh, cho gốm sứ cách điện và cao su chất lượng cao,...

Các chất thỏa mãn yêu cầu đề bài chất vừa tác dụng với dung dịch H₂SO₄ loãng vừa tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng: CuO, Mg, KOH, Na₂CO₃.

Thuốc thử để nhận biết ion sulfate SO₄^2- trong dung dịch là ion Ba²⁺ (trong muối barium hoặc dung dịch Ba(OH)₂.

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng.

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

n_SO2 = 0,25 mol

Gọi x, y lần lượt là số mol của Mg và Fe

24x + 56y = 8 (1)

Áp dụng bảo toàn electron ta có

2n_Mg + 3n_Fe = 2.n_SO2

=> 2x + 3y = 0,5 (2)

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có:

x = y = 0,1 mol

=> m_Mg = 0,1.24 = 2,4 gam.

Phản ứng trung hòa vừa đủ nên ta có: n_H+ = n_OH-

=> n_HCl + 2n_H2SO4 = n_NaOH + 2n_Ba(OH)2

=> 0,2.(1 + 0,5.2) = V.(1 + 2.2)

=> V = 0,08 lít = 80 ml.

Loại Fe và Al vì 2 kim loại này bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc nguội và HNO₃ đặc nguội.

Loại CuO vì CuO tác dụng với 3 acid đều tạo dung dịch màu xanh và không có khí thoát ra

Chọn Cu vì

Cu + HCl → không phản ứng

Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Khí mùi hắc: SO₂

Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Khí màu nâu: NO₂

Kim loại đều không tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nguội là Al, Fe, Au, Pt.

Fe tác dụng với H₂SO₄ loãng chỉ tạo ra muối Fe(II)

Phương trình phản ứng đúng là:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂.

Khi dùng BaCl₂ để nhận biết anion có trong Na₂SO₄:

BaCl₂ + Na₂SO₄  BaSO₄ + 2NaCl

Có kết tủa trắng xuất hiện.

Gọi a là hóa trị của kim loại M ta có

m_{muối sulfate} = m_KL + m_SO4^2- = m_KL + 96.n_H2

Áp dụng bảo toàn e ta có:

a.n_M = 2.n_H2 = 2. 0,24

=> n_M = 0,48 : a (mol)

Lập bảng biện luận

Vậy kim loại M là Fe.

Sulfuric acid đặc, nguội có thể đựng trong bình chứa làm bằng Al vì Al bị thụ động trong H₂SO₄ đặc nguội.

Gọi số mol của n_Al = n_Fe2O3 = n_Fe3O4 = a mol

=> m_{hh X} = 27a + 160a + 232a = 41,9

=> a = 0,1 mol

Áp dụng bảo toàn Fe ta có: n_Fe = 2n_Fe2O3 + 3.n_Fe3O4 = 0,5 mol

Bảo toàn O ta có: n_O = 3n_Fe2O3 + 4.n_Fe3O4 = 0,7 mol

=> Quy đổi hỗn hợp X về Al (0,1 mol), Fe (0,5 mol) và O (0,7 mol)

Quá trình trao đổi electron

Áp dụng bảo toàn electron ta có:

Bảo toàn e: 3.n_Al + 3.n_Fe = 2.n_O + 2.n_SO2

=> n_SO2 = (3.0,1 + 3.0,5 – 2.0,7) : 2 = 0,2 mol

=> V_SO2 = 0,2.22,4 = 4,48 lít