Đáp án Câu 7.8 Bài 7. Sulfuric acid và muối sulfate (trang 22, 23, 24, 25) – SBT Hóa 11 Cánh diều. Gợi ý: Dựa vào tính chất hóa học của sulfuric acid.
Câu hỏi/Đề bài:
Sulfuric acid là một trong những hoá chất quan trọng nhất được sử dụng trong công nghiệp; được sản xuất hàng trăm triệu tấn mỗi năm, chiếm nhiều nhất trong ngành công nghiệp hoá chất. Phương pháp sản xuất sulfuric acid phổ biến nhất là phương pháp tiếp xúc, theo đó acid có thể được điều chế qua các giai đoạn sau:
(1) FeS2(s) + O2(g) → Fe2O3(s) + SO2(g)
(2) SO2(g) + O2(g) \( \mathbin{\lower.3ex\hbox{$\buildrel\textstyle\rightarrow\over{\smash{\leftarrow}\vphantom{_{\vbox to.5ex{\vss}}}}$}} \) SO3(g) ΔrHo298 = -196 kJ
(3) H2SO4(aq) + SO3(g) → H2SO4.nSO3(l)
(4) H2SO4.nSO3(l) + H2O(l) → H2SO4(aq)
a) Cân bằng phương trình hóa học của các phản ứng trên.
b) Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng, phản ứng (2) nên được thực hiện ở nhiệt độ cao hay thấp? Trong thực tế, phản ứng trên được thực hiện ở nhiệt độ khá cao (450 °C), hãy giải thích điều này.
c) Người ta dùng sulfuric acid đặc H2SO4 (aq) hấp thụ SO3(g) trong phản ứng (3) quá trình này được thực hiện trong tháp tiếp xúc. Cách thực hiện nào sau đây sẽ đạt hiệu quả tiếp xúc tốt nhất?
A. Cho SO3(g) lội qua dung dịch H2SO4 (aq).
B. SO3(g) được phun vào từ phía trên tháp, H2SO4 (aq) được bơm từ dưới lên.
C. SO3(g) được xả vào từ phía dưới tháp, H2SO4 (aq) được phun từ trên xuống.
D. SO3(g) lội qua H2SO4 (aq) được khuấy liên tục với tốc độ cao.
d) Để xác định công thức của oleum thu được, người ta pha loãng 8,36 gam oleum vào nước thành 1,0 lít dung dịch sulfuric acid, sau đó tiến hành chuẩn độ mỗi 10,0 mL dung dịch acid này bằng dung dịch NaOH 0,10 M. Thể tích NaOH trung bình cần sử dụng để chuẩn độ là 20,01 mL. Hãy xác định công thức của oleum trên.
Hướng dẫn:
Dựa vào tính chất hóa học của sulfuric acid
Lời giải:
a) (1) 4FeS2(s) + 11O2(g) → 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
(2) 2SO2(g) + O2(g) –> 2SO3(g) ΔrHo298 = -196 kJ
(3) H2SO4(aq) + nSO3(g) → H2SO4.nSO3(l)
(4) H2SO4.nSO3(l) + nH2O(l) → (n+1) H2SO4 (aq)
b) Phản ứng (2) toả nhiệt. Để cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo ra nhiều sản phẩm hơn (chiều thuận), phản ứng nên được thực hiện ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, thực tế phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao nhằm tăng tốc độ phản ứng, tăng hiệu quả tạo thành sản phẩm trong một khoảng thời gian nhất định.
c) Chọn đáp án C.
Lợi dụng tác dụng của trọng lực, SO3(g) là chất khí, xả vào từ bên dưới sẽ tự khuếch tán lên trên; H2SO4 (aq) là chất lỏng được phun dưới dạng sương rơi từ trên xuống ngược chiều với SO3(g) làm tăng hiệu quả tiếp xúc.
d) H2SO4.nSO3(l) + nH2O(l) → (n + 1) H2SO4 (aq)
x (n+1)x
Số mol H2SO4 trong dung dịch sau pha loãng là:
\(\begin{array}{l}\frac{{20.0,01.0,10}}{{2.10,0}}.1 = (n + 1)x\\ \to 0,1 = (n + 1).\frac{{8,36}}{{98 + 80n}} \to n = 4\end{array}\)
Vậy công thức của oleum là H2SO4.4SO3.