Title CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP H2SO4 NÂNG CAO - GV.Image.Marked.pdf ✅

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP H2SO4 NÂNG CAO (Tuyển chọn bài toán trong đề thi hsg cấp tỉnh và chuyên hóa) A. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CẦN NHỚ - H2SO4 có đầy đủ tính chất hóa học của acid. - H2SO4 đặc, nóng tác dụng với kim loại giải phóng khí SO2. - Tính acid mạnh - Tính oxi hoá mạnh. + Tác dụng với hầu hết các kim loại (kể cả kim loại kém hoạt động – trừ Au, Pt), phản ứng tạo muối trong đó kim loại có hoá trị cao, không tạo H2 mà có thể tạo các sản phẩm như H2S, S, SO2 tuỳ tính khử của kim loại và nồng độ của acid. Cu + 2H2SO4 đ CuSO4 + SO2 + H2O 2Fe + 6H2SO4 đ o t Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Mg + H2SO4 đ  MgSO4 + (SO2, S, H2S) + H2O. + Tác dụng với nhiều phi kim 5H2SO4 đặc + 4P + H2O o t 4H3PO4 + 5SO2 H2SO4 đặc + C o t CO2 + SO2 + H2O 2H2SO4 đặc + S o t 3SO2 + 2H2O + Tác dụng với nhiều hợp chất 4H2SO4 đặc + 2FeO o t Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O 4H2SO4 đặc + 2Fe(OH)2 o t Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O 8KI + 5H2SO4 đặc o t 4K2SO4 + 4H2S + H2O + 4I2 - Tính háo nước: sulfuric Acid đặc hút nước rất mạnh. Nó dùng để làm khô một số chất (loại bỏ hơi nước). Có thể làm mất nước khi tiếp xúc với nhiều hợp chất hữu cơ. H2SO4 đặc + C12H22O11  C + H2O. * Sulfuric acid trong công nghiệp được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc, đi từ nguyên liệu chính là sulfur và quặng pyrite với 3 giai đoạn: sản xuất SO2, sản xuất SO3, hấp thụ SO3 bằng dung dịch sulfuric acid đặc. o o 0 2 5 t 2 2 t 2 2 2 3 2 t ,V O 2 2 3 3 2 4 2 4 3 2 4 3 2 2 4 S O SO 4FeS 11O 2Fe O 8SO 2SO O 2SO nSO H SO H SO .nSO H SO .nSO nH O (n 1)H SO             B. BÀI TẬP VẬN DỤNG CAO (Một số nội dung đáp án có tham khảo bài giải từ đáp án của các đề thi) Bài 1. Sulfuric acid là hóa chất hàng đầu được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất. Trong công nghiệp, sulfuric acid được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc, đi từ nguyên liệu chính là sulfur và quặng pyrite với 3 giai đoạn: sản xuất SO2, sản xuất SO3, hấp thụ SO3 bằng dung dịch sulfuric acid đặc. a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong mỗi giai đoạn trên. b) Tại sao người ta dùng sulfuric acid đặc để hấp thụ SO3 mà không dùng nước?
c) Sulfuric acid tinh khiết có thể hòa tan khí SO3 theo các tỷ lệ khác nhau tạo thành các acid polisunfuric có công thức cấu tạo cho ở hình bên. Hòa tan 5,07 gam acid polisunfuric X vào một lượng nước dư thu được dung dịch acid Y. Để trung hòa dung dịch Y cần dùng 120 ml dung dịch KOH 1,0M. Xác định công thức phân tử của X. d) Từ chất X ở trên, hãy trình bày cách pha chế để thu được 500ml dung dịch H2SO4 0,5M. Hướng dẫn a. Phương trình hóa học: o o 0 2 5 t 2 2 t 2 2 2 3 2 t ,V O 2 2 3 3 2 4 2 4 3 2 4 3 2 2 4 S O SO 4FeS 11O 2Fe O 8SO 2SO O 2SO nSO H SO H SO .nSO H SO .nSO nH O (n 1)H SO             b. Hơi SO3 mới điều chế có xu hướng tạo thành màn sương, do đó khó hợp nước. Do đó người ta dùng H2SO4 đặc hấp thụ SO3 để tạo oleum, sau đó dùng nước pha loãng thành axit nồng độ tuỳ ý. c. Dựa vào công thức cấu tạo ta có: Công thức phân tử của acid polisulfuric: H2SO4.nSO3 - Ta có: KOH n  0,12 (mol) 2 4 3 2 2 4 2 4 2 4 2 H SO .nSO nH O (n 1)H SO (1) H SO 2KOH K SO 2H O (2) 0,06 0,12 (mol)        - Theo pthh (1): H2 4 3 2 4 2 4 3 SO .nSO H SO H SO .nSO 2 4 3 1 0,06 5,07.(n 1) n n M 84,5(n 1) n 1 n 1 0,06 98 80n 84,5n 84,5 n 3 CTHH : H SO .3SO                 d. H2 4 3 SO ,3.SO 5,07 n 0,015 (mol) 338   H2 4 3 2 2 4 SO .3SO  3H O  4H SO - Trong 500ml dung dịch H2SO4 0,5M: H2 4 SO n  0,5.0,5  0,25 (mol) → số mol H2SO4 tăng thêm: H2 4 SO (theâm) n  4.0,015  0,06 (mol) H2 4 2 4 SO (ban ñaàu) M(H SO )(ban ñaàu) 0,19 n 0,25 0,06 0,19 (mol) C 0,38M 0,5        * Cách pha chế 500ml dung dịch H2SO4 0,5M. 1. Cân lấy 5,07 gam H2 4 3 SO .3SO tinh khiết. 2. Lấy cốc chia vạch rót vào cốc 500ml dung dịch H2SO4 0,38M. - Cho 5,07 gam H2 4 3 SO .3SO tinh khiết vào cốc đựng 500ml dung dịch H2SO4 0,38M khấy đều đến khi chất rắn tan hết ta thu được 500ml dung dịch H2SO4 0,38M.
Bài 2. Hỗn hợp A gồm CuO, FexOy, Al2O3. Cho H2 dư đi qua hỗn hợp trên ở nhiệt độ cao đến phản ứng hoàn toàn, hấp thụ hoàn toàn hơi nước vào 100,0 gam dung dịch H2SO4 98% đặc, thu được dung dịch H2SO4 96,609%. Mặt khác, hỗn hợp A ở trên phản ứng vừa đủ với 170 ml dung dịch H2SO4 1 M, thu được dung dịch B. Cho dung dịch B phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được kết tủa. Nung kết tủa trong không khí ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được 5,2 gam chất rắn. Xác định công thức Iron oxide và tính % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. Hướng dẫn - Đặt a, b, c lần lượt là mol của CuO, FexOy, Al2O3. - Xét TN 1: Cho A tác dụng với H2 dư. Phương trình hóa học 0 o t 2 2 t x y 2 2 CuO H Cu H O (1) a a Fe O yH xFe yH O (2) b by       - Hơi nước thoát ra hấp thụ hoàn toàn vào H2SO4 98% thu được dung dịch H2SO4 96,609% - Gọi m là khối lượng của nước tạo thành sau phản ứng. Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có: 2 2 2 2 4 H O H O H O H SO 98% m 98 96,609 1,44 m 1,44 (gam) n 0,08 (mol) m 96,609 18         a  by  0,08 (I) * TN 2: A tác dụng vừa đủ với 170 ml dung dịch H2SO4 1M: H2 4 SO n  0,17 (mol) - Phương trình hóa học: 2 4 4 2 x y 2 4 2 4 2y/x 2 2 3 2 4 2 4 3 2 CuO H SO CuSO H O (3) a a a 2Fe O 2yH SO xFe (SO ) 2yH O (4) bx b by (mol) 2 Al O 3H SO Al (SO ) 3H O (5) c 3c          4 2 2 4 2 4 2y/x 2y/x 2 4 c (mol) CuSO 2NaOH Cu(OH) Na SO (6) a a 4y 2y Fe (SO ) NaOH 2Fe(OH) Na SO (7) x x bx 2         o o 2 4 3 3 2 4 3 2 2 t 2 2 t 2y/x 2 2 3 2 bx (mol) Al (SO ) 6NaOH 2Al(OH) 3Na SO (8) NaOH Al(OH) NaAlO 2H O (9) Cu(OH) CuO H O (10) 4xFe(OH) (3x 2y)O 2xFe O 4yH O (11)              0,17 0,08 a by 3c 0,17 c 0,03 (mol) 3        - Theo bài ta có: 2 3 mCuO mFe O   5,1 80a  80bx  5,2  a  bx  0,065 (II) (I) – (II) →by  bx  0,015  b(y  x)  0,015 (x  y; y  x)
- Với x ≠y: FexOy có 2 trường hợp: Fe2O3 hoặc Fe3O4 → b = 0,015 + TH 1: FexOy là Fe2O3 (x = 2, y = 3) thay vào (II) → bx = 0,03 → a = 0,035 (mol) → Trong A: CuO (0,035 mol); Fe2O3 (0,015 mol); Al2O3 (0,03 mol) mA   80.0,035 160.0,015 102.0,03  8,26 (gam) - Thành phần % theo khối lượng các chất trong A: 2 3 2 3 CuO Fe O Al O 2,8.100% 2,4.100% %m 33,9%; %m 29,05%; %m 37,05% 8,26 8,26      + TH 2: FexOy là Fe3O4 (x = 3, y = 4) thay vào (II) → bx = 0,045 → a = 0,02 (mol) → Trong A: CuO (0,02 mol); Fe3O4 (0,015 mol); Al2O3 (0,03 mol) mA   80.0,02  232.0,015 102.0,03  8,14 (gam) - Thành phần % theo khối lượng các chất trong A: 2 3 2 3 CuO Fe O Al O 1,6.100% 3,48.100% %m 19,65%; %m 42,75%; %m 37,6% 8,14 8,14      Bài 3. A là hỗn hợp hai oxide của hai kim loại. Cho CO dư đi qua 1,965 gam A nung nóng, sau phản ứng thu được chất rắn A1 và khí A2. Dẫn A2 qua dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được 2,955 gam kết tủa. Cho A1 phản ứng với dung dịch H2SO4 10%, sau phản ứng (không có khí thoát ra), thu được dung dịch A3 chỉ chứa một chất tan có nồng độ 11,243% và còn lại 0,96 gam một chất rắn không phản ứng. Xác định và tính phần trăm khối lượng các chất trong A? Hướng dẫn - Vì A1 tác dụng với H2SO4 không có khí thoát ra và còn kim loại không phản ứng nên trong A1 có 1 oxide không tác dụng với CO, kim loại tạo thành là kim loại đứng sau Hydrogen trong dãy hoạt động. - Đặt công thức của 2 oxide lần lượt là: A2Oa và B2Ob. - Giả sử A2Oa không tác dụng với CO. B2Ob là oxide tác dụng với CO - Phương trình hóa học: o t 2 b 2 2 2 3 2 2 a 2 4 2 4 a 2 bCO B O bCO 2B (1) CO Ba(OH) BaCO H O (2) A O aH SO A (SO ) aH O (3)          O 2 3 CO BaCO O 2,955 n n n 0,015 (mol) m 0,015.16 0,24 (gam) 197        - Bảo toàn khối lượng: A1  m  1,965  0,24  1,725 (gam) - Đặt x, y lần lượt là mol của A2Oa và B2Ob → theo phương trình hóa học (3) ta có: H2 4 2 4 2 4 SO H SO dd H SO 98ax.100% n ax (mol) m 98ax (gam) m 980ax (gam) 10%       - Khối lượng của dung dịch A3. A3 m  x(2A 16a)  980ax  x(2A  996a) - Theo bài: A2 4 a (SO ) x(2A 96a).100% C% 11,243% A 9a x(2A 996a)       * Biện luận: - Với a = 3 → A = 27 (Al) → Al2O3. A 2 3 2 3 l O Al O 0,765 m 1,725 0,96 0,765 (gam) n 0,0075 (mol) 102       