Các dạng bài toán về Axit Sunfuric H2SO4 | Lý thuyết, công thức, các dạng bài tập và cách giải

Các dạng bài toán về Axit Sunfuric H2SO4

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

1/ Axit H₂SO₄ có tính axit mạnh (tương tự như HCl)

      +) Tác dụng với kim loại tạo thành muối sunfat và H₂

2M + nH₂SO₄ → M₂(SO₄)_n + nH₂ ↑

(M đứng trước H₂, n là số oxi hóa thấp nhất của kim loại)

      +) Tác dụng với oxit bazơ , bazơ tạo thành muối và H₂O

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ O

Fe₃O₄+ 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂ (SO₄)₃ + 4H₂O

Fe(OH)₂ + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + 2H₂O

      +) Tác dụng với muối tọa thành muối mới và axit mới

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ ↓+ 2HCl

FeS + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂S↑

2/ Axit H₂SO₄ đặc có tính oxi hóa mạnh

   + Với kim loại:

(m là hóa trị cao nhất của M; Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H₂SO₄ đặc, nguội)

   + Với phi kim

S + 2H₂SO₄ đặc → 3SO₂↑ + 2H₂O

2P + 2H₂SO₄ đặc → H₃PO₄ + SO₂↑ + H₂O

C + H₂SO₄ đặc → CO₂↑ + SO₂↑ + H₂O

- Với hợp chất có tính khử

      +) Các hợp chất Fe²⁺ → Fe³⁺

      +) Các hợp chất S^-1, S^-2 → S⁺⁴

Phản ứng:

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂ (SO₄)₃ + SO₂ ↑+ 10H₂O

2Fe(OH) ₂ + 4H₂SO₄ → Fe₂ (SO₄)₃ + SO₂ ↑+ 6H₂O

2FeS₂+ 14H₂SO₄ → 3Fe₂ (SO₄)₃+ 15SO₂ ↑+ 14H₂O

3/ Cách tính nhanh số mol anion SO₄²- tạo muối và số mol H₂SO₄ tham gia phản ứng trong phản ứng oxi – hóa khử

Không phụ thuộc vào bản chất và số lượng các kim loại, ta luôn có các bán phản ứng khử:

(a là số electron mà S⁺⁶nhận vào để tạo ra sản phẩm khử X)

Chú ý: n_{SO4^-2tạo muối} =

n_{H2SO4phản ứng} phản ứng = 2n_SO2 + 4n_s + 5n_H2S

(Hai biểu thức trên chỉ áp dụng nếu hỗn hợp ban đầu là các kim loại)

Ví dụ minh họa

Ví dụ 1:Chia 75,2 gam hỗn hợp X gồm Fe_xO_y và Fe thành hại phần bằng nhau. Hòa tan phần 1 trong V ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) thu được 1,12 lít H₂ (đktc). Phần 2 cho tác dụng với dung địch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thấy có 3,36 lít khí SO₂ (đktc) thoát ra.

a) Xác định công thức oxit sắt.

b) Tính giá tri của V.

Lời giải:

Xác định công thức oxit sắt

      +) Phần 1: Tác dụng với HCl:

Phản ứng:

Fe_xO_y + 2yHCl → xFeCl_2y/x + yH₂O

(mol) a      2a

    Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

(mol) b       2b                  b

Ta có : n_H2 = b = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)

      +) Phần 2: Tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng

Ta có:

⇒ (3x – 2y)a + 0,15 =0,3 ⇒ (3x – 2y)a=0,15 (1)

Mặt khác:

(56x + 16y)a + 56 × 0,05 = =37,6 ⇒ (56x+ 16y)a=34,8 (2) Giải (1) và (2), ta được: 

⇒ Công thức của oxit sắt là Fe₃O₄

b) Ta có: a=

⇒ n_HCl = 2ya + 2b = 2(4 × 0,15 + 0,15) = 1,5 (mol) ⇒ V_{dd HCl}=1500 ml

Ví dụ 2: Hòa tan hết 30 gam hỗn hợp gồm một số kim loại trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thấy thoát ra 0,15 mol SO₂; 0,1 mol S và 0,05 mol H₂S.

a)Tính số mol H₂SO₄ đã phản ứng.

b) Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng

Lời giải:

a) Ta có: n_{H2SO4 phản ứng} = 2n_SO2+4n_s+5n_H2S= 2×0,15 + 4×0,1 + 5×0,05=0,95 (mol)

b)

⇒ m_muối = m_{kim loại} + m_{SO4^2-tạo muối} =30 + 0,65 ×96=92,4 (gam)

Ví dụ 3: Để 11,2 gam bột sắt ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thu được dung dịch Y và khí SO₂ thoát ra (giả sử SO₂ là sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng muối khan thu được trong dung dịch Y.

Lời giải:

Ta có: n_Fe = =0,2 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

 ⇒ m_muối =400×0,1=40 (gam)

Ví dụ 4. Hòa tan hết 49,6 gam hỗn hợp X gồm FeCO₃ và FeS trong 24 gam dung dịch H₂SO₄ 98% đun nóng, thu được dung dịch có khôi lượng giảm m gam và 36,96 lít (đktc) hỗn hợp khí CO₂ và SO₂. Tính số mol axit còn dư và giá trị của m.

Lời giải:

Ta có: 

Phản ứng:

     2FeCO₃ + 4 H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ ↑ + 2CO₂ ↑+ 4H₂ O

(mol) x            4x                    0,5x          x

    2FeS + 10 H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂ ↑+ 10H₂ O

(mol) y      5yx                                4,5y

Theo đề bài, ta có hệ phương trình: 

⇒ n_H2SO4 dư = 2,4 – (4×0,2 + 5 ×0,3) =0,5 (mol)

Vậy: m = 64 ×(0,5 × 0,2 + 4,5 × 0,3)+ 44 × 0,2 - 49,2 = 52 (gam)

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. Trộn 200 ml dung dịch NaOH 1M với 150ml dung dich H₂SO₄ 1M. Hỏi sau khi phản ứng kết thúc khôi lượng muối thu được là bao nhiêu?

Lời giải:

Đáp án:

Ta có: n_NaOH = 0,2 × 1 = 0,2(mol); n_H2SO4 = 0,15 mol

Phản ứng: NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O

           (mol) 0,15 ← 0,15 →     0,15

    NaOH + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

(mol) 0,05 → 0,05

⇒ n_NaHSO4 dư = 0,15 – 0,05 = 0,1 (mol)

⇒ m_muối = m_NaHSO4 + m_NaSO4 = 120 × 0,1 + 142 × 0,05=19,1(gam)

Câu 2. Cho 80 gam SO₃ vào một cốc nước sau đó thêm nước vào đến vạch 0,5 lít thì dừng (gọi là dung dịch A).

a, Tính nồng độ mol/l của dung dịch A.

b, Cho 20 ml dung dịch A vào dung dịch BaCl₄ dư. Hãy tính khối lượng kết tủa thu được.

c, Để trung hòa 20ml dung dịch KOH thì cần 10ml dung dịch A. Tính nồng độ mol/l của dung dịch KOH.

Lời giải:

Đáp án:

Câu 3. Hòa tan 0,4 gam SO₃ vào a gam dung dịch H₂SO₄ 10% thu được dung dịch H₂SO₄ 12,25%.

a) Tính a

b) Thêm 10 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,5 M vào dung dịch thu được ở trên lọc kết tủa thêm tiếp 50 ml dung dịch NaOH 0,8 M vào nước lọc rồi cho bay hơi thu được 6,44 gam chất rắn X. Xác định công thức của X.

Lời giải:

Đáp án:

a. Khi hòa tan SO₃ vào dung dịch xảy ra phản ứng: SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Khối lượng của H₂SO₄:

Số mol Ba(OH)₂ là x= 0,01.0,5 = 0,005 mol;

Số mol NaOH là z = 0,05.0,8 = 0,04 mol.

Khi thêm các dung dịch trên ta có phản ứng:

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2H₂O (1)

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (2)

Theo phương trình phản ứng (1) và (2) x + z/2 = 0,025 = y

⇒ H₂SO₄ phản ứng hoàn toàn, lọc bỏ kết tủa BaSO₄ thì trong dung dịch chỉ còn Na₂SO₄ với số mol là: 0,02 mol.

Cho bay hơi dung dịch thu được Na₂SO₄.nH₂O (X).

Vậy M_X = 6,44/0,02 = 322g

M_X = (2.23 + 96 + 18n) = 322 → n = 10

Vậy X là Na₂SO₄.10H₂O

Câu 4. Cho 14,2 gam hỗn hợp A gồm ba kim loại Al, Fe và M vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 8,96 lít H₂ (54^oC; 1,2 atm), dung dịch B và 3,2 gam rắn C. Hòa tan toàn bộ rắn C vào dung dịch H₂SO₄ đậm đặc nóng thoát ra V lít khí E (có mùi hắc) (đktc).

a) Xác định kim loại M (biết V lít khí E làm mất màu vừa đủ 50ml dung dịch Br₂ 1M).

b) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A.

Lời giải:

Đáp án:

a, Vì Al và Fe tác dụng với H₂SO₄ loãng nên rắn C là kim loại M không phản ứng với H₂SO₄ loãng.

Câu 5. Khi pha loãng H₂SO₄ cần làm như sau:

A. Cho từ từ H₂SO₄ đặc vào nước và khuấy đều

B. Cho từ từ nước vào H₂SO₄ đặc và khuấy đều

C. Cho nước và axit đồng thời

D. Lấy 2 phần nước pha với một phần axit.

Lời giải:

Đáp án: A

H₂SO₄ đậm đặc rất háo nước. Khi tan vào nước tỏa ra một nhiệt lượng lớn. Nếu cho H₂O vào axit khi đó nước sẽ sôi tức thời và bắn tung tóe ra ngoài mang theo axit, sẽ gây bỏng. Do đó, phải cho H₂SO₄ vào nước và khuấy từ từ để nhiệt tản dần khắp dung dịch

Câu 6. Cho phương trình phản ứng hóa học:

H₂SO₄ đặc + 8HI → 4I₂ + H₂S + 4H₂O

A. H₂SO₄ là chất oxi hóa, HI là chất khử

B. HI là chất oxi hóa

C. I₂ oxi hóa H₂S thành H₂SO₄ và nó bị khử thành HI

D. I₂ khử H₂S thành H₂SO₄ và nó bị khử thành HI.

Lời giải:

Đáp án: A

Câu 7. Cho 3,68 gam hỗn hợp gồm Al và Zn tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch H₂SO₄ 10% thu được 2,24 lít khí H₂ (ở đktc). Khối lượng dung dịch thu được sau phản ứng là:

A. 101,48g       B. 101,68g       C. 97,80g       D. 88,20g

Lời giải:

Đáp án: B

Ta có: n_H2SO4 = n_H2 = 2,24/22,4 = 0,1 mol

→ m_H2SO4 = 0,1 × 98 = 9,8g → m_{dd H2SO4} = (9,8×100)/10 = 98g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_{hỗn hợp KL} + m_{dd H2SO4} = m_{dd sau phản ứng} + m_H2

→ m_{dd sau phản ứng} = m_{hỗn hợp KL} + m_{dd H2SO4} - m_H2 = 3,68 + 98 – 0,1 × 2 = 101,48g

Câu 8. Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ Fe₃O₄ bằng H₂SO₄ đặc, nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít SO₂ (đktc)

a, Tính phần trăm khối lượng của oxi trong hỗn hợp X.

b, Tính khôi lượng muối thu được trong dung dịch Y

Lời giải:

Đáp án:

Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe₂O₃

Phản ứng:

Và m_muối = 400(0,4 – 0,05) = 140 (gam)

Xem thêm các dạng bài tập và công thức Hoá học lớp 10 hay, chi tiết khác:

Các dạng bài toán tính Hiệu suất phản ứng tổng hợp SO3, O3

50 bài tập về hợp chất của lưu huỳnh

50 bài tập về Oxi

50 bài tập về Ozon (O3) và Hidropeoxit

50 bài tập về Axit Sunfuric (H2SO4) và muối Sunfat