Buzz
1. Tổng quan về các chất tham gia phản ứng: FeCO3 và H2SO4
FeSO4:
- Sắt (II) cacbonat, với công thức hóa học FeCO3, là một hợp chất có mặt tự nhiên dưới dạng khoáng vật xiđerit.
+ Công thức hóa học của FeCO3.
- Đặc điểm vật lý và cách nhận biết
Đặc điểm vật lý
+ Dạng rắn, màu trắng và không hòa tan trong nước.
+ Có thể gây độc với liều tử vong từ 0,5 đến 5 g/kg (tương đương 35 đến 350 g đối với người nặng 70 kg).
+ Cách nhận biết: Khi thêm dung dịch HCl vào FeCO3, nó sẽ dần tan và sinh ra khí không màu.
FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + H2O + CO2
- Đặc tính hóa học
+ Tính chất hóa học của muối.
+ Tính chất khử.
+ Đặc điểm hóa học của muối:
+ Phản ứng với axit mạnh:
FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + H2O + CO2
+ Tính chất khử:
- Ứng dụng: Sắt cacbonat được dùng như một loại bổ sung sắt để điều trị bệnh thiếu máu.
H2SO4:
- Axit sunfuric, hay còn gọi là acid sunfuric hoặc hydro sunfat, là một chất lỏng đặc, trong suốt, không màu với công thức hóa học H2SO4, khối lượng mol là 98,079 g/mol, mật độ phân tử 1,84 kg/L (so với nước là 1 kg/L), và nhiệt độ sôi đạt 337°C. H2SO4 có độ sánh như dầu, đặc biệt khi ở dạng cô đặc và có vẻ giống như một loại si-rô trong, khá nặng.
- Ứng dụng của axit sunfuric trong sinh hoạt
+ Đây là một chất hóa học cực kỳ nguy hiểm và cần phải được xử lý một cách cẩn thận. Do mức độ nguy hiểm cao, việc sử dụng axit H2SO4 trong gia đình rất hạn chế, chủ yếu chỉ được áp dụng trong các sản phẩm tẩy rửa dầu mỡ và nước thông cống nhờ vào khả năng ăn mòn và phân hủy nhanh các chất thải hữu cơ gây tắc nghẽn, giúp thông cống dễ dàng hơn.
- Ứng dụng của H2SO4 trong ngành công nghiệp
+ Sản xuất hóa chất
Axit sunfuric có thể được sử dụng để chế tạo các axit hữu ích khác như axit clohidric và axit nitric. Nó cũng được dùng để sản xuất các chất tẩy rửa tổng hợp, phẩm màu và thuốc nhuộm cũng như các loại muối sunfat.
+ Chế biến kim loại
Axit sunfuric đóng vai trò quan trọng trong ngành chế biến kim loại, nơi kim loại được nung nóng, làm nguội và tạo hình để sản xuất các sản phẩm từ thép, sắt hoặc đồng (chẳng hạn như phương tiện giao thông, linh kiện máy tính, xây dựng, ống dẫn, vật liệu xây dựng, v.v.).
Axit sunfuric được dùng trong một quy trình gọi là “tẩy thép”, dùng để loại bỏ các tạp chất như gỉ sét hoặc cacbon, nhằm hoàn thiện bề mặt kim loại, và là một trong những giai đoạn quan trọng cuối cùng trong xử lý kim loại. Nó cũng được sử dụng để làm sạch kim loại trước khi thực hiện quá trình mạ.
+ Sản xuất pin: Axit sulfuric kết hợp với chì để tạo ra phản ứng sản sinh electron, cung cấp điện áp cần thiết cho pin lớn như ắc quy ô tô và máy kéo. Nó còn được gọi là ‘axit ắc quy’ và là thành phần quan trọng để cung cấp năng lượng cho ắc quy.
H2SO4, thường được biết đến như ‘axit ắc quy’, là thành phần chính trong việc tạo ra điện áp cần thiết cho các loại pin lớn như ắc quy ô tô và máy kéo nhờ vào phản ứng tạo electron với chì.
+ Sản phẩm tẩy rửa gia dụng và công nghiệp: Axit sulfuric là thành phần chính trong nhiều sản phẩm tẩy rửa và thông cống nhờ vào tính chất ăn mòn mạnh mẽ của nó. Nó cũng được sử dụng để sản xuất muối sunfat, chế tạo thuốc nổ, cao su, nhựa, thuốc nhuộm, giấy, sơn, và nhiều sản phẩm khác.
Do khả năng ăn mòn cực mạnh, axit sulfuric được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm tẩy rửa và thông tắc cống rãnh. Bên cạnh đó, nó cũng được dùng để chế tạo muối sunfat, thuốc nổ, cao su, nhựa, thuốc nhuộm, giấy, và các sản phẩm công nghiệp khác.
+ Sản xuất thuốc: Axit sulfuric giúp phá hủy DNA của tế bào ung thư để tạo ra thuốc hóa trị, cũng như sản xuất thuốc giảm đau. Nó còn là thành phần quan trọng trong thuốc mỡ bôi ngoài da Debacterol để điều trị các bệnh nhiễm trùng da và lở loét nhiệt miệng.
+ Sản xuất dầu mỏ và xăng dầu: Axit sunfuric giúp phân hủy hydrocarbon thành các hợp chất dễ quản lý trước khi chúng được tinh chế thành xăng và khí đốt.
Axit sunfuric đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy các hydrocarbon thành các dạng dễ xử lý hơn trước khi quá trình tinh chế để sản xuất xăng và khí đốt bắt đầu.
+ Quản lý chất thải: Axit sunfuric được sử dụng để trung hòa chất hữu cơ trong rác thải và ngăn chặn sự giải phóng khí độc tại các bãi chôn lấp. Nó cũng giúp phá vỡ các liên kết hóa học của vật liệu. Mặc dù EPA quy định giới hạn về lượng H2SO4 thải ra môi trường, nhưng vẫn còn tiềm ẩn nhiều rủi ro đối với sức khỏe con người.
Để xử lý rác thải sản xuất, axit sunfuric được dùng để trung hòa chất hữu cơ và ngăn khí độc phát tán. Nó cũng đóng vai trò như chất xúc tác phá vỡ liên kết hóa học của vật liệu. Dù EPA đã quy định mức giới hạn H2SO4 thải ra, nhưng nó vẫn có thể gây hại cho sức khỏe con người.
- Ứng dụng axit sunfuric trong nông nghiệp: Axit sunfuric có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, giúp cải thiện chất lượng đất và quản lý các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng.
Ứng dụng chính của axit sunfuric trong nông nghiệp là sản xuất phân bón. Cụ thể, phân bón được tạo ra bằng cách chiết xuất axit photphoric từ đá photphat và xử lý bằng axit sunfuric, tạo ra các phân lân vô cơ như amoni sunfat và supe lân vôi, được rải lên đồng ruộng để cung cấp dưỡng chất cho cây trồng.
2. Phương trình hóa học cân bằng: FeCO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + CO2 + H2O
2FeCO3 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2CO2↑ + 4H2O
Điều kiện phản ứng: Axit sunfuric đặc, đun nóng
Axit sunfuric đặc, được đun nóng
Cách thực hiện phản ứng: Đưa muối sắt FeCO3 vào dung dịch axit H2SO4 và đun nóng.
Tiến hành phản ứng bằng cách cho muối sắt FeCO3 vào dung dịch axit H2SO4 và đun nóng.
Nhận diện hiện tượng phản ứng: Quan sát sự thoát ra của khí không màu, có mùi hắc.
Hiện tượng nhận biết phản ứng: Có khí không màu và mùi hắc xuất hiện.
3. Một số bài tập ứng dụng phương trình hóa học: 2FeCO3 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2CO2↑ + 4H2O
Câu 1: Khi cho FeCO3 phản ứng với axit H2SO4 đặc nóng dư, khí thu được là gì?
A. SO2 và CO2
B. H2S và CO2
C. SO2
D. CO2
Hướng dẫn giải:
Đáp án chính xác là: A
Phương trình phản ứng hóa học:
2FeCO3 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2CO2↑ + 4H2O
⇒ Các khí sinh ra là SO2 và CO2.
Câu 2: Khi FeS bị đốt cháy, các sản phẩm tạo ra là Fe2O3 và SO2. Một phân tử FeS sẽ
A. tiếp nhận 7 electron.
B. tiếp nhận 15 electron.
C. nhường 7 electron.
D. nhường 15 electron.
Giải đáp:
Lựa chọn đúng: C
Câu 3: Khi cho các chất sau đây: Fe3O4, Fe2O3, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeSO4, Fe2(SO4)3 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc và nóng, số lượng phản ứng oxi hóa - khử là:
A. 5
B. 6
C. 4
D. 7
Giải thích:
Kết quả: C
2Fe3O4 + 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O
=> Phản ứng oxi hóa-khử
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
=> Không đúng
2FeO + 4H2SO4→ Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
=> Phản ứng oxi hóa-khử
2Fe(OH)2 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O
=> Phản ứng oxi hóa-khử
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
=> Không đúng
2FeSO4 + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O
=> Phản ứng oxi hóa-khử
Fe2(SO4)3 không phản ứng
Câu 4: Có 4 dung dịch riêng biệt: (a) HCl; (b) CuCl2; (c) FeCl2; (d) HCl có CuCl2. Nhúng một thanh sắt nguyên chất vào từng dung dịch. Số trường hợp xảy ra ăn mòn điện hóa là
A. 0
B. 1
C. 3
D. 2
Giải thích:
Kết quả: D
Để xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa, cần đáp ứng 3 điều kiện:
+ Cần có 2 điện cực khác nhau
+ Hai điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp
+ Hai điện cực phải được ngâm trong cùng một dung dịch điện ly
Có 2 tình huống đáp ứng yêu cầu: Fe ngâm trong dung dịch CuCl2 và Fe ngâm trong dung dịch CuCl2 + HCl
Câu 5: Sắt(III) hiđroxit là chất rắn màu nâu đỏ. Công thức hóa học của sắt(III) hiđroxit là
A. Fe(OH)2.
B. Fe(OH)3.
C. FeCO3.
D. Fe3O4.
Giải thích:
Lựa chọn đúng: B
Câu 6: Dung dịch ZnSO4 bị nhiễm tạp chất CuSO4. Chọn kim loại nào dưới đây để tinh sạch dung dịch ZnSO4?
A. Fe
B. Zn
C. Cu
D. Mg
Giải thích:
Lựa chọn chính xác: B
Sử dụng kẽm vì phản ứng xảy ra như sau:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu ↓
Khi dùng kẽm dư, đồng sẽ tách ra khỏi dung dịch và thu được dung dịch ZnSO4 tinh khiết.
Không thể sử dụng magiê vì xảy ra phản ứng:
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu ↓
Kết quả là dung dịch MgSO4 xuất hiện, không thể tách ra dung dịch ZnSO4 tinh khiết.
Câu 7: Có 4 dung dịch riêng biệt: (a) HCl; (b) CuCl2; (c) FeCl2; (d) HCl có lẫn CuCl2. Khi nhúng một thanh sắt nguyên chất vào mỗi dung dịch, số trường hợp xảy ra ăn mòn điện hóa là
A. 0
B. 1
C. 3
D. 2
Giải thích:
Lựa chọn đúng: D
Để xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa cần đáp ứng 3 điều kiện sau:
+ Phải có 2 điện cực khác nhau
+ Hai điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc qua một môi trường dẫn điện
+ Hai điện cực cần phải ngâm trong cùng một dung dịch chất điện li
Có 2 tình huống phù hợp: Fe được nhúng vào dung dịch CuCl2 và Fe được nhúng vào dung dịch CuCl2 kết hợp với HCl
