Hóa chất không thể thiếu trong công nghiệp hiện đại, axit sulfuric H2SO4 là một sản phẩm có tầm quan trọng bậc nhất. Quá trình điều chế axit sulfuric trong công nghiệp được thực hiện thông qua phản ứng SO3 + H2O → H2SO4. Đây cũng chính là giai đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất axit sulfuric. Bài viết này sẽ giới thiệu về phản ứng này và quá trình điều chế axit sulfuric trong công nghiệp.
Nội dung
Phản ứng SO3 ra H2SO4
Quá trình điều chế axit sulfuric khởi đầu từ phản ứng SO3 + H2O → H2SO4. Đây là phản ứng quan trọng và đóng vai trò chủ đạo trong việc tạo ra axit sulfuric.
Điều kiện phản ứng SO3 ra H2SO4
Phản ứng SO3 + H2O → H2SO4 diễn ra ở nhiệt độ thường.
Sản xuất H2SO4 trong công nghiệp
Quá trình sản xuất H2SO4 trong công nghiệp được thực hiện theo sơ đồ sau:
FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4
Đầu tiên, chúng ta cần chuyển đổi FeS2 thành SO2:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
Tiếp theo, SO2 được oxi hóa thành SO3:
2SO2 + O2(k) → 2SO3(k)
Cuối cùng, SO3 phản ứng với H2O để tạo ra H2SO4:
SO3 + H2O → H2SO4
Lưu huỳnh trioxit SO3
Tính chất vật lí
SO3 là chất lỏng không màu ở điều kiện thường. Nhiệt độ nóng chảy của SO3 là 17°C và nhiệt độ sôi là 45°C. SO3 tan vô hạn trong nước và trong axit H2SO4.
Tính chất hóa học SO3
SO3 là một oxit axit và có nhiều phản ứng hóa học quan trọng. Tác dụng của SO3 với nước tạo ra dung dịch axit H2SO4:
SO3 + H2O → H2SO4
SO3 cũng có thể tác dụng với dung dịch bazơ và oxit bazơ để tạo ra muối:
SO3 + KOH → KHSO4
SO3 + 2KOH → K2SO4 + H2O
SO3 + NaOH → có thể tạo ra hai loại muối: muối axit hiđrosunfat (chứa ion HSO4-) và muối trung hòa sunfat (chứa ion SO42-) tùy thuộc vào tỉ lệ phản ứng.
Ứng dụng
SO3 là một sản phẩm trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất axit sulfuric, sản phẩm có tầm quan trọng bậc nhất trong công nghiệp.
Điều chế
Trong công nghiệp, SO3 được điều chế bằng cách oxi hóa SO2 ở nhiệt độ cao. Phản ứng hóa học như sau:
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3 (điều kiện: 450 – 500°C; xúc tác: V2O5).
Nhận biết
Để nhận biết SO3, ta có thể sử dụng dung dịch BaCl2 làm thuốc thử. Khi thêm dung dịch BaCl2 vào SO3 + H2O, sẽ xuất hiện kết tủa theo phản ứng:
SO3 + H2O + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho các nhận định sau:
(1). O3 có tính oxi hóa mạnh hơn O2.
(2). Ozon oxi hóa được Bạc và dung dịch KI.
(3). SO2 làm nhạt màu vàng của dd nước Brom.
(4). H2SO4 đặc rất háo nước và có tính oxi hóa mạnh.
(5). H2SO4 đặc hấp thụ SO3 tạo ra Oleum.
(6). Hiđro peoxit vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.
(7). Lưu huỳnh đơn chất vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
Số nhận định đúng là:
A. 4
B. 7
C. 5
D. 6
Câu 2. Cho các chất sau: S, SO2, H2S, H2SO4, Cl2, HCl, O2, O3. Dãy gồm các chất vừa có thể đóng vai trò chất oxi hóa, vừa đóng vai trò chất khử trong các phản ứng hóa học là:
A. H2S, H2SO4, Cl2, HCl
B. S, SO2, Cl2, HCl
C. S, SO2, H2S, H2SO4
D. Cl2, O2, O3
Câu 3. Phản ứng nào sau đây lưu huỳnh đóng vai trò là chất oxi hoá?
A. S + O2 SO2
B. S + 2Na Na2S
C. S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
D. S + 6HNO3 H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
Câu 4. Nhận định nào sau đây là đúng?
A. Kim loại có khả năng nhường electron tốt hơn rất nhiều so với phi kim
B. Bán kính của nguyên tử kim loại bé hơn so với bán kính của nguyên tử phi kim trong cùng một chu kì
C. Số electron lớp ngoài cùng của nguyên tử phi kim sẽ ít hơn số electron lớp ngoài cùng của kim loại
D. Độ âm điện của nguyên tử phi kim thường bé hơn nguyên tử kim loại
Câu 5. Sơ đồ điều chế H2SO4 trong công nghiệp là:
A. FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4
B. S → SO2 → SO3 → H2SO4
C. FeS2→ S → SO2 → SO3 → H2SO4
D. S → H2S →SO2 → SO3 → H2SO4
Câu 6. Hòa tan hết m gam SO3 vào nước thu được 196 gam dung dịch axit sulfuric có nồng độ 15%. Khối lượng m gam SO3 là
A. 20g
B. 15g
C. 25g
D. 10g
Câu 7. Khi trộn lẫn dung dịch X chứa 1 mol H2SO4 vào dung dịch Y chứa 1,5 mol NaOH được dung dịch Z. Dung dịch Z làm quì tím chuyển sang:
A. Màu đỏ
B. Màu xanh
C. Không màu
D. Màu tím
Câu 8. Dãy các chất nào sau đây tan trong nước?
A. Al2O3, CaO, P2O5, CuO, CO2
B. CuO, CaO, P2O5, CO, CO2
C. Na2O, CaO, P2O5, SO3, SO2
D. Fe2O3, BaO, SO2, SO3, SO2
Câu 9. Khí sunfurơ được tạo ra từ cặp chất nào sau đây?
A. Muối natri sunfit và axit cacbonic
B. Muối natri sunfit và dung dịch axit clohiđric
C. Muối natri sunfat và dung dịch axit clohiđric
D. Muối natri sunfat và muối đồng (II) clorua
Câu 10. Dãy oxit tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng là:
A. MgO, Fe2O3, SO2, CuO.
B. Fe2O3, MgO, P2O5, K2O .
C. MgO, Fe2O3, CuO, K2O.
D. MgO, Fe2O3, SO2, P2O5.
Câu 11. Dãy các chất tác dụng được với nước tạo ra dung dịch bazơ là:
A. MgO, K2O, CuO, Na2O
B. CaO, Fe2O3, K2O, BaO
C. CaO, K2O, BaO, Na2O
D. Li2O, K2O, CuO, Na2O
Câu 12. Kết luận nào sau đây không đúng khi nói về H2SO4?
A. H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất chung của axit
B. Khi tiếp xúc với H2SO4 đặc dễ gây bỏng nặng
C. Khi pha loãng axit sulfuric, chỉ được cho từ từ nước vào axit
D. H2SO4 đặc là chất hút nước mạnh
Câu 13. Nhận xét nào sau đây không đúng về H2SO4?
A. H2SO4 tan tốt trong nước
B. Ở điều kiện thường H2SO4 là chất rắn.
C. H2SO4 có tính axit mạnh.
D. H2SO4 đặc có tính háo nước.
Câu 14. Dãy chất tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng tạo thành dung dịch có màu xanh lam:
A. CuO, MgCO3
B. Cu, CuO
C. Cu(NO3)2, Cu
D. CuO, Cu(OH)2
Câu 15. Cho hai dung dịch Na2SO4 và Na2CO3 đều trong suốt không màu. Thuốc thử dùng để phân biệt hai dung dịch trên là:
A. Dung dịch natri hiđroxit.
B. Dung dịch natri clorua.
C. Dung dịch axit clohiđric.
D. Dung dịch bari clorua.
Hy vọng thông qua bài viết này, bạn đã hiểu về phản ứng SO3 + H2O → H2SO4 và quá trình điều chế axit sulfuric trong công nghiệp. Để có kết quả học tập tốt và hiệu quả hơn, hãy tham khảo tài liệu học tập lớp 10 của chúng tôi!
