Cấu tạo và tính chất vật lý H2SO4

Cấu tạo và tính chất vật lý:

- Là chất lỏng, không màu, sánh như dầu, không bay hơi.
- H2SO4 98% có D= 1,84 g/cm3; nặng gần gấp 2 lần nước.
- H2SO4 đặc rất hút ẩm ,dùng làm khô khí ẩm.
- H2SO4 đặc tan vô hạn trong nước và toả nhiều nhiệt.
Tính phân cực và dẫn điện:
H2SO4 khan là chất lỏng phân cực, hằng số điện môi khoảng 100.Nó có thể tự proton hóa.
2 H2SO4 → H3SO4+ + HSO4Axit Sulfuric là chất dẫn điện và dung môi tốt cho nhiều phản ứng. Axit Sulfuric có thể hòa tan trong nước theo bất kỳ tỉ lệ nào, tuy
nhiên cần phải cẩn thận khi pha loãng axit.
Axit Sulfuric hoàn toàn không được tìm thấy trong tự nhiên do ái lực rất lớn giữa nó và nước.Ngoài ra, nó còn là thành phần của mưa
axit, được tạo thành từ đioxit lưu huỳnh bị oxi hóa.
Các tính chất hóa học điển hình:
Tính chất chung của một axit là :
- Làm quì tím hoá đỏ
- Tác dụng kim loại giải phóng khí hidrô (Kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại)
- Tác dụng oxit bazơ, bazơ và muối.
Axit sunfuric khá đặc biệt , ở hai trạng thái :
Loãng và đặc.
Dung dịch H2SO4 loãng có đầy đủ tính chất của một axit mạnh , như :
1. Axit sunfuric làm quỳ tím hóa đỏ
2.Tác dụng với bazơ , oxit bazơ và nhiều muối
Ví dụ: H2SO4 + 2NaOH →Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + CuO →CuSO4 + H2O
H2SO4 + CaCO3 →CaSO4+ CO2 + H2O
3. Tác dụng với những kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hoá học của kim loại (nếu kim loại có nhiều số oxi hoá thì chỉ đạt
đến số oxi hoá thấp)
Kết luận : Tính chất của dd H2SO4 loãng thể hiện bằng tính chất của ion H +
KL + H2SO4 → Muối sunfat + H2
Dung dịch H2SO4 đặc: Dung dịch axit sunfuric đặc ngoài tính axit còn là chất oxi hoá mạnh
Tác dụng kim loại và nhiều hợp chất.

Nếu axit sunfuric loãng chỉ oxi hoá kim loại đứng trước hidro tạo muối hoá trị thấp (kim loại có nhiều số oxi hoá) và giải phóng H2 thì
axit sunfuric đặc , nóng oxi hoá hầu hết các kim loại ( trừ Au và Pt) tạo muối hoá trị cao và thường giải phóng SO2 ( có thể là H2S , S
nếu kim loại có tính khử mạnh).Chú ý :Al , Fe , Cr bị thụ động trong dd H2SO4 đặc , nguội.
Cu + 2H2SO4 đ,nóng →CuSO4 + SO2 + 2H2O
2Fe + 6H2SO4 đ,nóng →Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O


Dung dịch H2SO4 đặc , nóng cũng oxi hoá nhiều phi kim
C +2H2SO4 đ,nóng →CO2 +2SO2 + 2H2O
S +2H2SO4 đ,nóng →3SO2 + 2H2O
Axit sunfuric đặc hút nước của một số hợp chất hữu cơ
Kết luận : Axit sunfuric đặc thể hiện tính chất của toàn phân tử H 2SO4.
Kết luận chung về tính chất của axit sunfuric : Tính chất của axit H 2SO4 loãng thể hiện bởi ion H+ còn axit H2SO4 đặc thể hiện tính chất
của toàn phân tử H2SO4.

Sản xuất:
Hằng năm sản xuất 160 triệu tấn H2SO4 . Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu trong nhiều ngành sản xuất
Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric trên thế giới được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như sau:
- Đi từ lưu huỳnh: 65%, đi từ khí thải của ngành luyện kim (như SO 2, H2S,..): 23%, đi từ quặng pirit: 9%, đi từ các nguồn khác: 3%.
Các giai đoạn sản xuất:
Từ lưu huỳnh: S → SO2 → SO3 → H2SO4
S + O2 = SO2
2SO2 + O2 = 2SO3
SO3 + H2O = H2SO4
Axít sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, ôxy và nước theo công nghệ tiếp xúc. Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra sulfur
điôxít. Nó bị ôxi hóa thành sulfur triôxít bởi ôxy với sự có mặt của chất xúc tác vanadi(V) ôxít. Cuối cùng sulfur triôxít được xử lý bằng
nước (trong dạng 97-98% H2SO4) để sản xuất axít sulfuric 98-99%. Bên cạnh đó, SO 3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra ôleum
(H2S2O7), chất này sau đó bị làm loãng để tạo thành axít sulfuric.
Từ quặng pyrit sắt: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4
Từ quặng sunfua sắt: FeS→ SO2 → SO3 → H2SO4

Ứng dụng:
H2SO4 là hóa chất quan trọng trong nhiều ngành sản xuất.
Chất dẻo (28%),tẩy rửa (14%), luyện kim (2%),sơn (11%), giấy sợi (8%),phân bón (20%), phẩm nhuộm (2%), ứng dụng khác (28%).
Axít sulfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng, sử dụng chủ yếu của axít sulfuriclà 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.
Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4·2 H2O + HF + 3 H3PO4
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 axít 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 để 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 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O
Axít sulfuric cũng được sử dụng làm 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 chỉ số octan của xăng. Axít sulfuric cũng là quan trọng cho sản xuất các loại thuốc nhuộm.