Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 8: Sulfuric acid và muối sulfate

Bài tập 8.1: Sulfuric acid đựng trong chai thủy tinh thường được bán trên thị trường có nồng độ là

A. 98%.                       B. 36%.                        C. 63%.                         D. 8%.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Sulfuric acid đựng trong chai thuỷ tinh thường bán trên thị trường thường có nồng độ là 98%.

Bài tập 8.2: Dung dịch acid nào sau đây có khả năng gây bỏng nếu rơi vào da?

A. HCl 36%.               B. HNO₃ 63%.                 C. H₂SO₄ 98%.                 D. H₃PO₄ 85%.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Acid H₂SO₄ 98% khi rơi vào da sẽ gây bỏng nặng.

Bài tập 8.3: Chất nào sau đây không bay hơi ở điều kiện thường do có nhiệt độ sôi rất cao (337 °C)?

A. H₂O.                       B. HNO₃.                      C. H₂SO₄.                      D. NH₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Nhiệt độ sôi của H₂O là 100 °C, HNO₃ là 83 °C, NH₃ là −33,34 °C.

Bài tập 8.4: Quá trình pha loãng dung dịch đậm đặc của acid nào sau đây tỏa rất nhiều nhiệt nên không được tự ý pha loãng?

A. HCl.                       B. H₂SO₄.                       C. CH₃COOH.                       D. HNO₃.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Sulfuric acid đậm đặc tan trong nước tỏa rất nhiều nhiệt, do vậy không được tự ý pha loãng sulfuric acid, để đảm bảo an toàn cần phải rót từ từ dung dịch sulfuric acid đặc vào nước, vừa rót, vừa khuấy (không làm ngược lại).

Bài tập 8.5: Ở thể lỏng, chất nào sau đây có dạng sánh như dầu do tồn tại liên kết hydrogen rất mạnh giữa các phân tử?

A. HF.                  B. H₂SO₄.                  C. H₂O.                  D. CH₃COOH.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Ở điều kiện thường, sulfuric acid là chất lỏng sánh như dầu.

Bài tập 8.6: Bước sơ cứu đầu tiên cần làm ngay khi một người bị bỏng sulfuric acid là?

A. Rửa với nước lạnh nhiều lần.                     B. Trung hoà acid bằng NaHCO₃.

C. Băng bó tạm thời vết bỏng.                        D. Đưa đến cơ sở y tế gần nhất.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Khi một ngưởi bị bỏng sulfuric acid cần rửa ngay với nước lạnh chỗ vết bỏng đó nhiều lần.

Bài tập 8.7: Trong công nghiệp, hydrogen fluoride được điều chế từ quặng fluorite theo phản ứng: CaF₂ + H₂SO₄ $\overset{250^{o}C}{\rightarrow}$ CaSO₄ + 2HF

Vai trò của sulfuric acid trong phản ứng là

A. base.                   B. chất oxi hoá.                   C. acid.                    D. chất khử.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Trong phản ứng điều chế hydrogen fluoride từ quặng fluorite, sulfuric acid có vai trò là acid.

Bài tập 8.8: Sulfuric acid đặc thể hiện tính chất nào khi lấy nước từ hợp chất carbohydrate và khiến chúng hoá đen?

A. Tính acid.                                                  B. Tính base.

C. Tính háo nước.                                          D. Tính dễ tan.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Sulfuric acid thể hiện tính háo nước khi lấy nước từ các hợp chất carbohydrate và khiến chúng hoá đen.

Bài tập 8.9: Phân biệt được dung dịch Na₂SO₄ và NaCl bằng dung dịch nào sau đây?

A. MgCl₂.                  B. FeCl₂.                   C. HCl.                   D. BaCl₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Cùng là muối của sodium, để phân biệt được dung dịch Na₂SO₄ và NaCl ta cần phân biệt dựa vào anion. Nhận thấy có ion Ba²⁺ sẽ tạo kết tủa trắng với ion SO₄^2−­ dễ nhận biết nên dùng BaCl₂­ để phân biệt 2 dung dịch.

Bài tập 8.10: Muối X không tan trong nước và các dung môi hữu cơ. Trong y học, X thường được dùng làm chất cản quang trong xét nghiệm X – quang đường tiêu hoá. Công thức của X là

A. BaSO₄.                   B. Na₂SO₄.                   C. K₂SO₄.                   D. MgSO₄.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Barium sulfate (BaSO₄) là muối không tan trong nước và các dung môi hữu cơ, thường được dùng làm chất cản quang trong xét nghiệm X – quang.

Bài tập 8.11: Trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid, hai nguồn nguyên liệu được khai thác từ mỏ để cung cấp nguyên tố lưu huỳnh là

A. ZnS, PbS.                B. H₂S, SO₂.                   C. CaSO₄, BaSO₄.                   D. S, FeS₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid, hai nguồn nguyên liệu được khai thác từ mỏ để cung cấp nguyên tố lưu huỳnh là S, FeS₂.

Bài tập 8.12: Khi trộn dung dịch Na₂SO₄ với dung dịch BaCl₂, phản ứng thực chất xảy ra trong dung dịch là

A. Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄.

B. Na⁺ + Cl⁻ → NaCl.

C. Ba²⁺ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2Na⁺.

D. BaCl₂ + SO₄²⁻ →  BaSO₄ + 2Cl⁻.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Trong dung dịch, Na₂SO₄ và BaCl₂ tan và phân li thành các ion Na⁺, SO₄^2-, Ba²⁺ và Cl^-. Vậy các ion sẽ tác dụng với nhau để tạo thành chất kết tủa, chất bay hơi hoặc chất điện li yếu. Ion Ba²⁺ sẽ tương tác với ion SO₄^2- để tạo thành BaSO₄ kết tủa.

Bài tập 8.13: Quá trình sản xuất sulfuric acid trong công nghiệp được thực hiện dựa trên các phản ứng sau:

(a) S + O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ SO­₂.

(b) 4FeS₂ + 11O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2Fe₂O₃ + 8SO₂.

(c ) 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃.

(d) H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇.

Số phản ứng xảy ra đồng thời quá trình oxi hoá và quá trình khử là

A. 1.                       B. 3.                        C. 2.                        D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Phản ứng mang bản chất là phản ứng oxi hoá khử là: (1), (2), (3).

Bài tập 8.14: Cho nhiệt tạo thành chuẩn của SO₂(g) và SO₃(g) lần lượt là −296,8 kJ/mol và −395,7 kJ/mol.

Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng: 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ là

A. −98,9 kJ.                  B. −197,8 kJ.                  C. 98,9 kJ.                  D. 197,8 kJ.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Biến thiên enthalpy của phản ứng 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ tính như sau:

$\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 2.(-395,7) - 2.(-296,8) = -197,8 kJ/mol.

Bài tập 8.15: Cho dung dịch sulfuric acid đặc tác dụng với từng chất rắn sau: NaCl, NaBr, NaI, NaHCO₃ ở nhiệt độ thường. Số phản ứng trong đó sulfuric acid đóng vai trò chất oxi hoá là

A. 2.                      B. 4.                      C. 1.                      D. 3.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

NaCl + H₂SO_4đ → NaHSO₄ + HCl.

2NaBr + 2H₂SO_4đ → Br₂ + SO₂ + 2H₂O + Na₂SO₄.

8NaI + 5H₂SO_4đ → 4I₂ + H₂S + 4H₂O + 4Na₂SO₄.

2NaHCO₃ + H₂SO_4đ → Na₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂.

Bài tập 8.16: Cho các hợp chất carbohydrate sau: đường glucose, đường saccharose, bông, bột gỗ.

Số hợp chất có khả năng bị hoá đen khi tiếp xúc với sulfuric acid đặc là

A. 1.                      B. 2.                      C. 3.                      D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Sulfuric acid đặc có khả năng hấp thụ hết nước của tất cả các hợp chất carbohydrate, nên tất cả các hợp chất carbohydrate khi tiếp xúc với sulfuric acid đặc đều có khả năng bị hoá đen.

Bài tập 8.17: Trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid, sulfur trioxide được hấp thụ vào dung dịch sulfuric acid đặc tạo thành những hợp chất có công thức chung là

A. H₂S₂O₇.                  B. H₂SO₄.                  C. H₂SO₄.nSO₃.                  D. (SO₃)_n.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid, sulfur trioxide được hấp thụ vào dung dịch sulfuric acid đặc tạo thành những hợp chất có công thức chung là H₂SO₄.nSO₃.

Bài tập 8.18: Cho các nguyên liệu sau: sulfur, quặng pyrite (FeS₂), không khí, nước, vanadium(V) oxide (V₂O₅).

Số nguyên liệu được sử dụng trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid là

A. 4.                      B. 2.                      C. 5.                      D. 3.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid, các nguyên liệu cần dùng là: sulfur, quặng pyrite (FeS₂), không khí, nước, vanadium(V) oxide (V₂O₅).

Bài tập 8.19: Kết quả phân tích thành phần một muối sulfate cho thấy nguyên tố kim loại M chiếm 28% về khối lượng, còn lại là oxygen và lưu huỳnh. Kim loại M là

A. Fe.                      B. Cu.                     C. Mg.                     D. Ca.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Gọi công thức tổng quát của kim loại M với gốc sulfate là M₂(SO₄)_x. Vì M là kim loại nên x có giá trị từ 1, 2, 3.

Kim loại M chiếm 28% khối lượng của muối sulfate nên biểu thức cho phần trăm khối lượng của kim loại M là:

%M = $\frac{2.M}{2.M+96.x}$.100% = 28%

Thay các giá trị của x lần lượt là 1, 2, 3 ta có:

●      Tại x = 1 => M = 18,67 (loại).

●      Tại x = 2 => M = 37,33 (loại).

●      Tại x = 3 => M = 56 => M là Fe.

Bài tập 8.20: Hoà tan hết m gam oxide cùa kim loại M (hoá trị II) vào dung dịch H₂SO₄ loãng, thu được 3m gam muối sulfate. Công thức của oxide kim loại là

A. ZnO.                    B. CuO.                    C. CaO.                    D. MgO.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Phản ứng hoá học: MO + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂O

Bảo toàn nguyên tố M, ta có: n_MO = n_MSO4

=> $\frac{m_{MO}}{M_{MO}}=\frac{m_{MSO_{4}}}{M_{MSO_{4}}}\Rightarrow \frac{m}{M+16}=\frac{3m}{M+96}\Rightarrow \frac{1}{M+16}=\frac{3}{M+96}$

=> M = 24 => kim loại Mg.

Vậy oxide kim loại là MgO.

Bài tập 8.21: Cho vào hai ống nghiệm, mỗi ống 20,00 mL dung dịch X gồm các ion sau: Mg²⁺, NH₄⁺, SO₄^2- và Cl^-.

Cho dung dịch NaOH dư vào ống nghiệm thứ nhất, đun nóng, thu được 0,116 g kết tủa và 49,58 mL khí (đkc).

Cho dung dịch BaCl₂ dư vào ống nghiệm thứ hai, thu được 0,233 g kết tủa.

Xác định nồng độ mol mỗi loại ion trong dung dịch X.

Hướng dẫn trả lời:

Ống nghiệm thứ nhất:

NH₄⁺ + OH^- $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ NH₃ + H₂O

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂

Cho dung dịch NaOH dư vào ống nghiệm thứ nhất, đun nóng, thu được 0,116 g kết tủa Mg(OH)₂ và 49,58 mL khí NH₃ (đkc).

$n_{Mg^{2+}}=n_{Mg(OH)_{2}}=\frac{0,116}{58}$ = 0,002 mol

$n_{NH_{4}^{+}}=n_{NH_{3}}=\frac{49,58.10^{-3}}{24,79}$ = 0,002 mol

Ống nghiệm thứ hai:

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

Cho dung dịch BaCl₂ dư vào ống nghiệm thứ hai, thu được 0,233 g kết tủa BaSO₄.

$n_{SO_{4}^{2-}}=n_{BaSO_{4}}=\frac{0,233}{223}$ = 0,001 mol

Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch X, ta được:

2.$n_{Mg^{2+}}$ + 1.$n_{NH_{4}^{+}}$ - 2.$n_{SO_{4}^{2-}}$ - 1.$n_{Cl^{-}}$ = 0

Hay 2.0,002 + 1.0,002 - 2.0,001 - 1.$n_{Cl^{-}}$ = 0

=> $n_{Cl^{-}}$ = 0,004 mol.

[Mg²⁺] = [NH₄⁺] = $\frac{0,002}{20.10^{-3}}$ = 0,10 M;

[Cl^-] = $\frac{0,004}{20.10^{-3}}$ = 0,20 M;

[SO₄^2-] = $\frac{0,001}{20.10^{-3}}$ = 0,05 M

Bài tập 8.22: Trong công nghiệp, copper(II) sulfate được sản xuất bằng cách ngâm đồng phế liệu trong sulfuric acid loãng và sục không khí:

Cu + O₂ + H₂SO₄(loãng) → CuSO₄ + H₂O                      (1)

a) Lập phương trình hoá học của phản ứng (1).

b) Tại sao thực tế không sản xuất CuSO₄ từ đồng phế liệu theo sơ đồ phản ứng:

Cu + H₂SO₄(đặc) $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CuSO₄ + SO₂ + H₂O                (2)

Hướng dẫn trả lời:

a) 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ → 2CuSO₄ + 2H₂O             (1)

b) Đồng phế liệu tác dụng với sulfuric acid đặc, nóng theo phản ứng:

Cu + 2H₂SO_{4 đặc} $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O               (2)

Phương pháp (2) tiêu thụ lượng acid gấp đôi, tốn nhiệt và phát thải khí SO₂ gây ô nhiễm nên trong thực tế không thể sử dụng để sản xuất CuSO₄.

Bài tập 8.23: Sulfur dioxide là một trong các tác nhân gây mưa acid, phát thải chủ yếu từ các quá trình đốt cháy nhiên liệu như than đá, xăng, dầu,...

Một nhà máy nhiệt điện than sử dụng hết 6 000 tấn than đá/ngày, có thành phần chứa 0,8% lưu huỳnh về khối lượng để làm nhiên liệu.

a) Tính thể tích khí SO₂ (đkc) tối đa do nhà máy tạo ra trong một ngày.

b) Giả thiết có 1% lượng khí SO₂ tạo ra khuếch tán vào khí quyển rồi bị chuyển hoá thành sulfuric acid trong nước mưa theo sơ đồ:

Tính thể tích nước mưa bị nhiễm acid, giả thiết nồng độ sulfuric acid trong nước mưa là 1.10^-5M.

Hướng dẫn trả lời:

a) S + O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ SO₂

Số mol SO₂ tạo ra là:

$n_{SO_{2}}$ = n_S = 6 000.10⁶.$\frac{0,8}{100.32}$ = 1,5.10⁶ (mol).

Thể tích SO₂ tạo ra là:

$V_{SO_{2}}$ = 24,79.1,5.10⁶ = 37 185 000 L = 37 185 (m³).

b) Số mol H₂SO₄ tạo ra là:$n_{H_{2}SO_{4}}$ = 1%.1,5.10⁶ = 1,5.10⁴ mol.

Thể tích nước mưa bị nhiễm acid là:

V = $\frac{n}{C_{M}}$ = $\frac{1,5.10^{4}}{1.10^{-5}}$ = 1,5.10⁹ L = 150 000 (m³).

Bài tập 8.24: Trong sản xuất phân bón, surpephosphate kép chứa thành phần dinh dưỡng là

Ca(H₂PO₄)₂ được sản xuất từ quặng phosphorite theo hai giai đoạn sau:

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂

Để sản xuất được 1 tấn Ca(H₂PO₄)₂ với hiệu suất của cả quá trình là 80% thì cần bao nhiêu tấn dung dịch H₂SO₄ 70%?

Hướng dẫn trả lời:

Số mol Ca(H₂PO₄)₂ là:

$n_{Ca(H_{2}PO_{4})_{2}}=\frac{10^{6}}{234}$ = 4 273,5 mol.

                 Ca₃(PO₄)₂    +    3H₂SO₄    →     2H₃PO₄     +     3CaSO₄

Mol:                                    8 547,0     ←   5 698,0

                 Ca₃(PO₄)₂    +    4H₃PO₄    →     3Ca(H₂PO₄)₂

Mol:                                    5 698,0      ←     4 273,5

Khối lượng dung dịch H₂SO₄ 70% cần dùng là:

8 547.98.$\frac{100}{70}.\frac{100}{80}$ = 1 495 725 (g) ≈ 1,5 tấn.