Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP H2SO4 NÂNG CAO - GV.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP H 2 SO 4 NÂNG CAO (Tuyển chọn bài toán trong đề thi hsg cấp tỉnh và chuyên hóa) A. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CẦN NHỚ - H 2 SO 4 có đầy đủ tính chất hóa học của acid. - H 2 SO 4 đặc, nóng tác dụng với kim loại giải phóng khí SO 2 . - 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 H 2 mà có thể tạo các sản phẩm như H 2 S, S, SO 2 tuỳ tính khử của kim loại và nồng độ của acid. Cu + 2H 2 SO 4 đ  CuSO 4 + SO 2 + H 2 O 2Fe + 6H 2 SO 4 đ ot Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O Mg + H 2 SO 4 đ  MgSO 4 + (SO 2 , S, H 2 S) + H 2 O. + Tác dụng với nhiều phi kim 5H 2 SO 4 đặc + 4P + H 2 O ot 4H 3 PO 4 + 5SO 2 H 2 SO 4 đặc + C ot CO 2 + SO 2 + H 2 O 2H 2 SO 4 đặc + S ot 3SO 2 + 2H 2 O + Tác dụng với nhiều hợp chất 4H 2 SO 4 đặc + 2FeO ot Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 4H 2 O 4H 2 SO 4 đặc + 2Fe(OH) 2 ot Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 6H 2 O 8KI + 5H 2 SO 4 đặc ot 4K 2 SO 4 + 4H 2 S + H 2 O + 4I 2 - 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. H 2 SO 4 đặc + C 12 H 22 O 11  C + H 2 O. * 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 SO 2 , sản xuất SO 3 , hấp thụ SO 3 bằng dung dịch sulfuric acid đặc. o o 0 25 t 22 t 22232 t,VO 223 324243 243224 SOSO 4FeS11O2FeO8SO 2SOO2SO nSOHSOHSO.nSO HSO.nSOnHO(n1)HSO      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 SO 2 , sản xuất SO 3 , hấp thụ SO 3 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 SO 3 mà không dùng nước?
c) Sulfuric acid tinh khiết có thể hòa tan khí SO 3 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 H 2 SO 4 0,5M. Hướng dẫn a. Phương trình hóa học: o o 0 25 t 22 t 22232 t,VO 223 324243 243224 SOSO 4FeS11O2FeO8SO 2SOO2SO nSOHSOHSO.nSO HSO.nSOnHO(n1)HSO      b. Hơi SO 3 mới điều chế có xu hướng tạo thành màn sương, do đó khó hợp nước. Do đó người ta dùng H 2 SO 4 đặc hấp thụ SO 3 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: H 2 SO 4 .nSO 3 - Ta có: KOHn0,12(mol) 243224 24242 HSO.nSOnHO(n1)HSO(1) HSO2KOHKSO2HO(2) 0,06 0,12 (mol)    - Theo pthh (1): 24324243HSO.nSOHSOHSO.nSO 243 10,065,07.(n1) nnM84,5(n1) n1n10,06 9880n84,5n84,5n3CTHH: HSO.3SO     d. 243HSO,3.SO 5,07 n0,015(mol) 338 243224HSO.3SO3HO4HSO - Trong 500ml dung dịch H 2 SO 4 0,5M: 24HSOn0,5.0,50,25(mol) → số mol H 2 SO 4 tăng thêm: 24HSO(theâm)n4.0,0150,06(mol) 2424HSO(banñaàu)M(HSO)(banñaàu) 0,19 n0,250,060,19(mol)C0,38M 0,5 * Cách pha chế 500ml dung dịch H 2 SO 4 0,5M. 1. Cân lấy 5,07 gam 243HSO.3SO tinh khiết. 2. Lấy cốc chia vạch rót vào cốc 500ml dung dịch H 2 SO 4 0,38M.
- Cho 5,07 gam 243HSO.3SO tinh khiết vào cốc đựng 500ml dung dịch H 2 SO 4 0,38M khấy đều đến khi chất rắn tan hết ta thu được 500ml dung dịch H 2 SO 4 0,38M. Bài 2. Hỗn hợp A gồm CuO, Fe x O y , Al 2 O 3 . Cho H 2 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 H 2 SO 4 98% đặc, thu được dung dịch H 2 SO 4 96,609%. Mặt khác, hỗn hợp A ở trên phản ứng vừa đủ với 170 ml dung dịch H 2 SO 4 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, Fe x O y , Al 2 O 3 . - Xét TN 1: Cho A tác dụng với H2 dư. Phương trình hóa học 0 o t 22 t xy22 CuOHCuHO(1) a a FeOyHxFeyHO(2) b by   - Hơi nước thoát ra hấp thụ hoàn toàn vào H 2 SO 4 98% thu được dung dịch H 2 SO 4 96,609% - Gọi m là khối lượng của nước tạo thành sau phản ứng. Áp dụng sơ đồ đường chéo ta có: 2 22 24 HO HOHO HSO98% m 9896,6091,44 m1,44(gam)n0,08(mol) m96,60918   aby0,08(I) * TN 2: A tác dụng vừa đủ với 170 ml dung dịch H 2 SO 4 1M: 24HSOn0,17(mol) - Phương trình hóa học: 2442 xy24242y/x2 23242432 CuOHSOCuSOHO(3) a a a 2FeO2yHSOxFe(SO)2yHO(4) bx b by (mol) 2 AlO3HSOAl(SO)3HO(5) c 3c    4224 242y/x2y/x24 c (mol) CuSO2NaOHCu(OH)NaSO(6) a a 4y2y Fe(SO)NaOH2Fe(OH)NaSO(7) xx bx 2   o o 243324 322 t 22 t 2y/x2232 bx(mol) Al(SO)6NaOH2Al(OH)3NaSO(8) NaOHAl(OH)NaAlO2HO(9) Cu(OH)CuOHO(10) 4xFe(OH)(3x2y)O2xFeO4yHO(11)    
0,170,08 aby3c0,17c0,03(mol) 3   - Theo bài ta có: 23CuOFeOmm5,180a80bx5,2abx0,065(II) (I) – (II) → bybx0,015b(yx)0,015(xy;yx) - Với x ≠y: Fe x O y có 2 trường hợp: Fe 2 O 3 hoặc Fe 3 O 4 → b = 0,015 + TH 1: Fe x O y là Fe 2 O 3 (x = 2, y = 3) thay vào (II) → bx = 0,03 → a = 0,035 (mol) → Trong A: CuO (0,035 mol); Fe 2 O 3 (0,015 mol); Al 2 O 3 (0,03 mol) Am80.0,035160.0,015102.0,038,26(gam) - Thành phần % theo khối lượng các chất trong A: 2323CuOFeOAlO 2,8.100%2,4.100% %m33,9%;%m29,05%;%m37,05% 8,268,26 + TH 2: Fe x O y là Fe 3 O 4 (x = 3, y = 4) thay vào (II) → bx = 0,045 → a = 0,02 (mol) → Trong A: CuO (0,02 mol); Fe 3 O 4 (0,015 mol); Al 2 O 3 (0,03 mol) Am80.0,02232.0,015102.0,038,14(gam) - Thành phần % theo khối lượng các chất trong A: 2323CuOFeOAlO 1,6.100%3,48.100% %m19,65%;%m42,75%;%m37,6% 8,148,14 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 A 1 và khí A 2 . Dẫn A 2 qua dung dịch Ba(OH) 2 dư, thu được 2,955 gam kết tủa. Cho A 1 phản ứng với dung dịch H 2 SO 4 10%, sau phản ứng (không có khí thoát ra), thu được dung dịch A 3 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 A 1 tác dụng với H 2 SO 4 không có khí thoát ra và còn kim loại không phản ứng nên trong A 1 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: A 2 O a và B 2 O b . - Giả sử A 2 O a không tác dụng với CO. B 2 O b là oxide tác dụng với CO - Phương trình hóa học: o t 2b2 2232 2a2424a2 bCOBObCO2B(1) COBa(OH)BaCOHO(2) AOaHSOA(SO)aHO(3)    23OCOBaCOO 2,955 nnn0,015(mol)m0,015.160,24(gam) 197 - Bảo toàn khối lượng: 1Am1,9650,241,725(gam) - Đặt x, y lần lượt là mol của A 2 O a và B 2 O b → theo phương trình hóa học (3) ta có: 242424HSOHSOdd HSO 98ax.100% nax(mol)m98ax(gam)m980ax(gam) 10% - Khối lượng của dung dịch A3. 3Amx(2A16a)980axx(2A996a)