1. Phản ứng hóa học:
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O
2. Phân tích phản ứng hóa học Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O:
2.1. Điều kiện phản ứng:
Phản ứng hóa học này sẽ phản ứng ở nhiệt độ phòng
2.2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng:
– Bản chất của Na2CO3 (Natri cacbonat)Na2CO3 tác dụng với axit mạnh giúp tạo ra muối mới và nước và đồng thời cũng giải phóng khí CO2.
– Bản chất của H2SO4 (Axit sunfuric)
H2SO4 là mô thức axit mạnh tác dụng được với muối.
3. Khái quát về H2SO4:
3.1. H2SO4 là gì?
Axit Sunfuric (H2SO4) được gọi là "ông vua hóa học", có vai trò cực kỳ quan trọng trong sự phát triển của các ngành công nghiệp hiện nay.H2SO4 là loại axit vô cơ phổ biến nhất hiện nay, được tạo thành từ các nguyên tố lưu huỳnh (S), oxy (O) và hydro (H). Công thức hóa học của axit này là H2SO4. Trong tiếng Anh, H2SO4 được gọi là Acid Sulfuric hay còn được biết đến với tên gọi dầu Sulfate và Hydro sulfate.
3.2. Tính chất vật lý của H2SO4:
Axit Sulphuric, cả khi đặc và loãng, đều có những thuộc tính vật lý tương tự nhau. Nó có dạng chất lỏng hơi nhớt, không màu, không có mùi và không có vị. Axit H2SO4 không dễ bay hơi và nặng hơn nước. Nó có khả năng hoàn toàn tan trong nước.Axit Sulphuric đặc gây cảm giác nóng khi tiếp xúc với nước, và khi hút nước, axit này sẽ tạo ra một lượng nhiệt lớn. Khi sử dụng axit trong các thí nghiệm, chúng ta nên cho từ từ axit H2SO4 đặc vào nước. Quan trọng là không làm ngược lại, vì việc này có thể làm cho axit bắn lên và gây bỏng.
3.3. Tính chất hoá học của H2SO4:
H2SO4 loãng:Axit sunfuric là một axit mạnh, hóa chất này có đầy đủ các tính chất hóa học chung của axit như:
‐ Axit sunfuric H2SO4 làm chuyển màu quỳ tím thành đỏ.
‐ Tác dụng với kim loại đứng trước H (trừ Pb) tạo thành muối sunfat.
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
‐ Tác dụng với oxit bazơ tạo thành muối mới (trong đó kim loại giữ nguyên hóa trị) và nước.
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
‐ Axit sunfuric tác dụng voqis Bazo tạo thành muối mới và nước.
H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
‐ H2SO4 tác dụng với muối tạo thành muối mới ( trong đó kim loại vẫn giữ nguyên hóa trị) và axit mới.
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2
H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2
H2SO4 đặc:
Axit sunfuric có tính axit mạnh và tính oxi hóa mạnh trong các phản ứng hóa học đặc trưng như sau:
- Tác động với kim loại: Khi cho một mảnh đồng vào H2SO4, tạo thành dung dịch màu xanh và sinh ra khí với mùi gây sốc.
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
‐ Tác dụng với phi kim tạo thành ô xít phi kim + H2O + SO2.
C + 2H2SO4 → CO2 + 2H2O + 2SO2 (nhiệt độ)
2P + 5H2SO4 → 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
‐ Tác dụng với các chất khử khác.
2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
‐ H2SO4 cũng có tính chất hút nước đặc trưng, nhưng điểm đặc biệt là khi đổ H2SO4 vào cốc chứa đường, phản ứng sẽ làm đường chuyển thành màu đen và phụt trào, theo phương trình hóa học:
C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4.11H2O
3.4. Ứng dụng của H2SO4:
Axit sunfuric có ứng dụng rộng trong các lĩnh vực công nghiệp như nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác trong các phản ứng hóa học. H2SO4 cũng được sử dụng phổ biến trong việc sản xuất phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp, sợi nhân tạo, chất dẻo và sơn.Ngoài ra, nó còn được dùng để sản xuất axit nitric và axit clohydric trong các phòng thí nghiệm.
được sử dụng phổ biến để sản xuất các loại axit yếu như HCl và HNO3. Ngoài ra, axit sunfuric còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất phân bón, chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo và sơn màu.
Hàng năm, có khoảng 160 triệu tấn axit sunfuric được sử dụng. Axit sunfuric (H2SO4) là một chất được sử dụng rộng rãi và đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp luyện kim, thuốc nhuộm, chất dẻo, chất tẩy rửa, sản xuất giấy và sợi...
Do H2SO4 là một axit mạnh, nó thường được sử dụng để sản xuất đồng, kẽm, và nhiều ứng dụng khác. Nó cũng được sử dụng để làm sạch và loại bỏ rỉ sét trên bề mặt thép.
Cách tối ưu để điều chế nhôm sunfat là sử dụng axit sunfuric. Axit sunfuric cũng được sử dụng để tạo muối sunfat, làm sạch kim loại trước khi mạ, sản xuất thuốc nổ, và nhiều ứng dụng khác. Hỗn hợp của H2SO4 và nước được sử dụng phổ biến làm chất điện phân trong sản xuất pin.
H2SO4 trong việc xử lý nước
Axit sunfuric được dùng để tạo ra nhôm hydroxit. Nhôm hydroxit sau đó được sử dụng để làm sạch nước, cân bằng độ pH và loại bỏ các ion kim loại như Mg2, Ca2 khỏi nước thải. H2SO4 cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác trong cuộc sống.
4. Khái quát về Na2CO3:
Natri cacbonat, còn được gọi là soda, là muối natri cacbonat với công thức hóa học Na2CO3. Soda Ash Light, còn gọi là Na2CO3, là muối natri không kết tủa và tất cả các muối natri đều tan hoàn toàn. Natri cacbonat ở dạng bột màu trắng và có mùi nhẹ.Natri cacbonat là một loại muối tự nhiên thường được tìm thấy trong các mỏ nước khoáng, nước biển và muối đất. Một số trong số chúng tồn tại dưới dạng tinh thể có chứa canxi cacbonat. Quá trình hình thành tự nhiên chủ yếu xảy ra do thay đổi địa hình trên Trái Đất, khi một số hồ hoặc vịnh gần biển bị cô lập, muối dần tích tụ và bị chôn vùi trong lòng đất, tạo thành các mỏ muối. Muối tự nhiên còn lại (từ nước biển) được tạo ra thông qua quá trình hòa tan carbon dioxide trong không khí.
Theo ghi chú lịch sử, người Ai Cập cổ đại đã biết sử dụng và tận dụng Na2CO3 từ 4000 năm trước đây. Trong thời kỳ từ thế kỷ 15 đến thế kỷ 17, người ta đã sử dụng tro rong biển để sản xuất xà phòng và thủy tinh.
4.2. Tính chất vật lý của Na2CO3:
Na2CO3 là một chất dễ tan trong nước và tạo thành hợp chất Hydrat. Điều này xảy ra trong các điều kiện khác nhau và tạo ra các hợp chất khác nhau:‐ Dưới nhiệt độ 32,5⁰C kết tinh thành chất Na2CO3.10H2
‐ Trong khoảng 32,5-37,5 ºC tạo thành chất Na2CO3.7H2O
‐ Trên 37,5 ºC thành Na2CO3.H2O
‐ Đến 107⁰C mất nước thành Na2CO3 khan.
Na2CO3 khan có dạng bột màu trắng, hút ẩm:
‐ Nhiệt độ nóng chảy 851⁰C.
‐ Nóng chảy không phân hủy tới 853⁰C, ngoài nhiệt độ này thì chất này sẽ phân hủy.
‐ Khối lượng riêng: 2,54 g/cm³, thể rắn
‐ Khối lượng mol: 105.9884 g/mol
‐ Điểm sôi: 1600 °C (2451 K)
‐ Độ hòa tan trong nước: 22 g/100 ml (20 °C)
4.3. Tính chất hóa học của Na2CO3:
Muối natri cacbonat (Na2CO3) có khả năng phản ứng với cả axit và bazơ, tạo thành một chất lưỡng tính. Đồng thời, Na2CO3 được coi là muối trung hòa, tạo ra môi trường trung tính. Do đó, nó hiển thị đầy đủ các tính chất hóa học như sau:‐ Tác dụng với axit mạnh tạo thành muối và nước giải phóng khí CO2:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
‐ Tác dụng với Bazo tạo muối mới và bazơ muối
Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3↓
‐ Tác dụng với muối tạo 2 muối mới
Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3
‐ Chuyển đổi qua lại với natri bicacbonat theo phản ứng:
Na2CO3 + CO2 + H2O ⇌ 2NaHCO3
‐ Khi tan trong nước, Na2CO3 bị thủy phân
Na2CO3 → 2Na+ + CO32−
CO32− + H2O ⇌ HCO3− + OH− ⇒ Dung dịch Na2CO3 có tính base yếu.
Na2CO3 bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ, làm đổi màu các chất chỉ thị:
‐ Chuyển dung dịch phenolphtalein không màu sang màu hồng.
‐ Na2CO3 làm quỳ tím chuyển sang màu xanh.
4.4. Ứng dụng thực tế của Na2CO3 là gì? Có vai trò trong đời sống ra sao?
‐ Soda có ứng dụng trong ngành sản xuất thủy tinh, chiếm 13-15% tổng vật liệu làm thủy tinh, giúp giảm nhiệt độ nóng chảy của cát và tăng hiệu quả quy trình sản xuất.‐ Ngoài ra, soda còn được sử dụng như một nguyên liệu chính để sản xuất chất tẩy rửa. Nó cũng được sử dụng làm chất độn và chất phụ gia trong xà phòng và chất tẩy rửa.
- Là một nguyên liệu chính cho nhiều sản phẩm hóa chất phụ thuộc vào natri, đáp ứng 30% nhu cầu, bao gồm các sản phẩm tẩy rửa, phụ gia và nông nghiệp.
- Được dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm là một phụ gia quan trọng trong quá trình sản xuất nước mắm.
- Na2CO3 được sử dụng để làm trắng bột giấy, giảm giá thành và cải thiện chất lượng giấy.
- Trong ngành dược phẩm, Na2CO3 được sử dụng để sản xuất thuốc điều trị vấn đề dạ dày và nước súc miệng.
‐ Na2CO3 là hóa chất diệt côn trùng gia dụng.
‐ Na2CO3 được sử dụng trong thủy sản, nhiếp ảnh, hóa chất phòng thí nghiệm.
5. Bài tập vận dụng liên quan:
Câu 1: Trộn những cặp chất nào sau đây ta thu được chất NaCl?A. Dung dịch Na2CO3 và dung dịch BaCl2.
B. Dung dịch NaNO3 và CaCl2.
C. Dung dịch KCl và dung dịch NaNO3.
D. Dung dịch Na2SO4 và dung dịch KCl.
Câu 2: Để làm sạch dung dịch NaCl có lẫn Na2SO4 ta dùng:
A. Dung dịch AgNO3.
B. Dung dịch HCl.
C. Dung dịch BaCl.
D. Dung dịch Pb(NO3)2.
Câu 3: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về 2 muối NaHCO3 và Na2CO3?
A. Cả 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.
B. Cả 2 muối đều tác dụng với axit mạnh và giải phóng khí CO2.
C. Cả 2 muối đều bị thủy phân tạo môi trường kiềm yếu.
D. Cả hai muối đều có thể phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 và tạo thành kết tủa.
Câu 4: Cho các chất sau: Na, Na2O, NaCl, NaHCO3, Na2CO3. Số chất có thể được tạo ra từ NaOH thông qua một phản ứng trực tiếp là:
A. 2
B. 3
C. 4.
D. 5
Câu 5: Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 3p ml dung dịch HCl 1M vào 100ml dung dịch chứa Na2CO3 0,2M và NaHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là:
A. 0,020.
B. 0,030.
C. 0,015.
D. 0,010.
Câu 6: Nhỏ H2SO4 vào ống nghiệm chứa Na2 CO3 thu được hiện tượng là:
A. Có khí không màu thoát ra.
B. Có khí màu nâu đỏ thoát ra.
C. Có khí màu vàng lục, mùi xốc thoát ra.
D. Không có hiện tượng gì.
Câu 7: Thể tích khí ở đktc thoát ra khi cho 10,6g Na2CO3 phản ứng hoàn toàn với lượng H2SO4 dư là:
A. A. 1,12 lít.
B. 2,24 lít.
C. 3,36 lít.
D. 4,48 lít.
Câu 8: Cho 1,06g Na2CO3 phản ứng hoàn toàn với lượng H2SO4, khối lượng muối có trong dung dịch thu được sau phản ứng là:
A. 1,42 gam.
B, 1,74 gam.
C. 0,475 gam.
D. 1,49 gam.
Đáp án bài tập:
Câu 1:
Đáp án: A. Dung dịch Na2CO3 và dung dịch BaCl2.
Câu 2:
Đáp án: C. Dung dịch BaCl.
Câu 3:
Đáp án: A.Cả 2 muối đều dễ bị nhiệt phân.
Câu 4:
Đáp án: D. 5
Câu 5:
Đáp án: D. 0,010.
Nhỏ từ từ HCl vào dung dịch ra thứ tự phản ứng như sau:
H+ + CO32- → HCO3- (1)
H+ + HCO3- → CO2 + H2O (2)
nH+ = 0,03 mol
nCO32- = 0,02 mol < nH+
nH+ (2) = nCO2 = 0,03 – 0,02 = 0,01 mol
Câu 6:
Đáp án: A. Có khí không màu thoát ra.
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 ↑ + H2O
CO2: khí không màu
Câu 7:
Đáp án: B. 2,24 lít.
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 +
0,1
CO2 + H2O
0,1 mol
V = 0,1.22,4 = 2,24 lít
Câu 8:
Đáp án: A. 1,42 gam.
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 +
0,1
CO2 + H2O
0,1 mol
khối lượng muối = 0,01.142 = 1,42gam.
