Nguyên Liệu Sản Xuất Axit Sunfuric Trong Nghiệp? - TopLoigiai

Trả lời chi tiết, chính xác câu hỏi “Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric trong nghiệp, cho biết mục đích và phản ứng hóa học?" và phần kiến thức tham khảo là tài liệu cực hữu dụng bộ môn  Hóa học 9 cho các bạn học sinh và các thầy cô giáo tham khảo.

Mục lục nội dung 1. Axit sunfuric là gì?2. Tính chất của axit sunfuric3. Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric trong nông nghiệp4. Mục đích của việc sản xuất

1. Axit sunfuric là gì?

- H2SO4 là cụm từ viết tắt của axit sunfuric, cái tên này bắt nguồn từ tiếng Pháp là acidesulfurique.Axit sunfuric là một chất dạng lòng nhưng hơi sệt lại như dầu, không có mùi, rất khó bay hơivà có phân tử khối nặng gấp 2 lần phân tử nước.Trọng lượng riêng của H2SO4 đặc 98%, với mật độ ( kí hiệu là D) là 1,87g/cm3 và nồng độ mollà 18. Đây là một trong những axit vô cơ mạnh nhất trong hóa học, chính vì vậy nó rất dễ hòatan trong nước dù bất kể môi trường và tỉ lệ nào.

- Đặc biệt, bạn không thể tìm thấy bất kì H2SO4  đặc nói riêng và H2SO4 nói chung trên Trái Đất. Bởi vì áp lực giữa axit H2SO4  và nước khác nhau.

- Ngoài ra, H2SO4 đặc còn có những dạng khác như axit sunfuric loãng, axit phân bón, axit ắcquy – chì,... Để phân biệt những dạng trên, thì ta hãy chú ý đến nồng độ của chúng. Trong đó,nồng độ axit H2SO4  đặc là cao nhất và thấp nhất là nồng độ của axit H2SO4  loãng.

2. Tính chất của axit sunfuric

a. Tính chất vật lý

- Khối lượng: 98,079 g/Mol

- Tỷ trọng: 1,84g/cm3

- Độ sôi: 337 độ C

- Độ nóng chảy: 10 độ C

- Dạng tồn tại của Axit sunfuric là chất lỏng, sánh, nhớt, không mùi, không bay hơi, nặng gấp 2 lần nước, tan vô hạn trong nước.

- H2SO4 đặc thường hút nước mạnh, tỏa nhiệt nhiều, có thể gây bỏng.

- Có thể làm than hóa các chất hữu cơ.

b. Tính chất hóa học

* H2SO4  là axit mạnh

- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.

- Tác dụng với bazơ (trong đó kim loại đã có mức oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

- Tác dụng với oxit bazơ (trong đó kim loại đã có mức oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

- Tác dụng với muối (trong đó kim loại đã có số oxi hóa cao nhất) tạo thành muối và nước.

* Tính oxi hóa mạnh

- Trong H2SO4, S có mức oxi hóa cao nhất (+6) nên H2SO4 đặc nóng còn có tính oxi hóa mạnh.

* Tác dụng với kim loại

- H2SO4 đặc phản ứng được với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) → muối trong đó kim loại có hóa trị cao + H2O + SO2 (S, H2S).

- Sản phẩm khử của S+6 tùy thuộc vào độ mạnh của kim loại: kim loại có tính khử càng mạnh thì S+6 bị khử xuống mức oxi hóa càng thấp.

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 + 2H2O

5H2SO4 + 4Zn → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

- Chú ý: Bài tập kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc thường gặp nhất là tạo khí SO2, khi giải thường vận dụng bảo toàn e và bảo toàn nguyên tố:

+ ne = nkim loại.hóa trị kim loại = 2nSO2

+ nH2SO4 phản ứng = 2nSO2

+ mmuối = mkim loại + 96nSO2

- H2SO4đặc nguội thụ động với Al, Fe và Cr.

* Tác dụng với phi kim → oxit phi kim + H2O + SO2

S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O (t0)

C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2O + 2SO2 (t0)

2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O

* Tác dụng với các chất khử khác

2H2SO4 + 2FeSO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O

2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

- Chú ý: Axit sunfuric đặc còn có khả năng hấp thụ SO3 tạo thành oleum có công thức tổng quát là H2SO4.nSO3.

3. Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric trong nông nghiệp

- Nguyên liệu sản xuất H2SO4 trong công nghiệp là quặng pirit sắt (FeS2) hoặc lưu huỳnh, không khí và nước.

- Các giai đoạn sản xuất axit sunfuric:

+ Giai đoạn 1: Sản xuất SO2 bằng cách đốt FeS2 hoặc S:

+ Giai đoạn 2: Oxi hóa SO2 với xúc tác V2O5 ở nhiệt độ 450oC:

+ Giai đoạn 3: Cho SO3 tác dụng với nước tạo thành H2SO4.

SO3 + H2O → H2SO4.

4. Mục đích của việc sản xuất

- Axít sulfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng, và thực vậy sản lượng axít sulfuric của mộtquốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó. Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp ướt" của việc sản xuất axít phốtphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa học phốtphat cũng như natri triphốtphat để làm bột giặt. Trong phương pháp này đá phốtphat được sử dụng, và hơn 100 triệu tấn được sản xuất hàng năm. Nguyên liệu thô được chi ra dưới đây là floro-apatit, mặc dù thành phần chính xác có thể dao động nhiều. Nó được xử lý bằng axít sulfuric 93% để tạo ra sulfat canxi, hiđrô florua (HF) và axít phốtphoric. HF được loại ra trong dạng axít florosilicic. Quy trình tổng quan có thể biểu diễn như sau:

Ca.5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O –> 5CaSO4.2H2O + HF + 3H3PO4

- Các loại phân bón sulfat như amoni sulfat được sản xuất từ axít sulfuric, mặc dù với sản lượng ít hơn so với các phốtphat.

- Một ứng dụng quan trọng khác của axíit sulfuric là để sản xuất nhôm sulfat, còn được biết như là phèn làm giấy. Nó có thể phản ứng với một lượng nhỏ xà phòng trên các sợi bột giấy nhão đế tạo ra cacboxylat nhôm dạng giêlatin, nó giúp làm đông lại các sợi bột giấy thành bề mặt cứng của giấy. 

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất nhôm hiđrôxít, là chất được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước để lọc các tạp chất, cũng như để cải thiện mùi vị của nước. Sulfat nhôm được tạo ra từ phản ứng của bô xít với axít sulfuric:

Al2O3 + 3H2SO4 –> Al2(SO4)3 + 3H2O

- Axít sulfuric cũng được sử dụng cho các mục đích khác trong công nghiệp hóa chất. 

- Ví dụ, nó là chất xúc tác axít thông thường để chuyển hóa cyclohexanoneoxim thành caprolactam, sử dụng để sản xuất nylon (nilông). 

- Nó cũng được sử dụng để sản xuất axít clohiđric từ muối ăn bằng công nghệ Mannheim. Phần nhiều H2SO4 được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để tinh luyện dầu mỏ, ví dụ làm chất xúc tác cho phản ứng của isobutan với isobutylen để tạo ra isooctan, là hợp chất làm tăng chi số octan của xăng. Axít sulfuric cũng là quan trọng cho sản xuất các loại thuốc nhuộm. Hỗn hợp của axít sulfuric với nước được sử dụng làm chất điện giải trong hàng loạt các dạng ắc quy axít-chì trong đó nó tham gia vào phản ứng thuận nghịch để chì (Pb) và chì điôxít chuyển hóa thành chi(II) sulfat. Axít sulfuric cũng là thành phần cơ bản của một số chất làm sạch các cống rãnh, được sử dụng để làm sạch các vật cản có chứa giấy, giê rách và các vật liệu khác mà không dễ làm sạch bằng các dung dịch xút ăn da.

- Hằng năm sản xuất 160 triệu tấn H2SO4. Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất.