Chúng ta hãy cùng đi vào phân tích từng câu hỏi một cách chi tiết:

Giải bài tập:

Câu 1: Rót vào cốc chứa đường saccarozơ khoảng 10 đến 15 ml dung dịch H₂SO₄ đặc. Hiện tượng quan sát được là

A. đường tan trong axit tạo thành dung dịch trong suốt.

B. đường bị hóa than màu nâu đỏ, trên bề mặt than có sủi bọt khí.

C. đường tan trong axit tạo dung dịch có màu xanh.

D. đường bị hóa than màu đen, trên bề mặt than có sủi bọt khí.

Phân tích và lời giải:

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần nhớ đến một tính chất rất đặc trưng của axit sunfuric đặc (H₂SO₄ đặc), đó là tính háo nước mạnh mẽ.

Đường saccarozơ có công thức hóa học là C₁₂H₂₂O₁₁. Đây là một hợp chất hữu cơ có chứa các nguyên tố cacbon (C), hiđro (H) và oxi (O).

Khi cho H₂SO₄ đặc vào saccarozơ, axit sunfuric đặc sẽ hút nước từ phân tử saccarozơ, khiến saccarozơ bị mất nước và biến thành than (cacbon). Phản ứng này được gọi là sự hóa than.

Phương trình hóa học cho quá trình mất nước là:

\[\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4\text{ đặc}} 12\text{C} + 11\text{H}_2\text{O}\]

Do đó, ban đầu đường sẽ chuyển từ màu trắng sang màu vàng, rồi nâu, và cuối cùng là màu đen của than (cacbon).

Không dừng lại ở đó, axit sunfuric đặc còn là một chất oxi hóa mạnh, đặc biệt khi có nhiệt độ (phản ứng tỏa nhiệt khi hút nước). Than (C) sinh ra sẽ tiếp tục phản ứng với H₂SO₄ đặc để tạo ra các khí CO₂ và SO₂.

Phương trình hóa học của phản ứng oxi hóa-khử là:

\[\text{C} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \text{(đặc)} \xrightarrow{\text{t}^\circ} \text{CO}_2\uparrow + 2\text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}\]

Khí CO₂ (cacbon đioxit) và SO₂ (lưu huỳnh đioxit) thoát ra sẽ tạo thành các bọt khí sủi lên trên bề mặt khối than đen. Vì phản ứng này tỏa nhiệt và sinh ra khí làm cho khối than trương nở, nổi lên.

Tổng hợp các hiện tượng trên, chúng ta sẽ thấy đường bị hóa than màu đen và có sủi bọt khí.

So sánh với các lựa chọn:

A. Sai, đường không tan mà bị hóa than.

B. Sai, màu của than là đen chứ không phải nâu đỏ.

C. Sai, dung dịch không có màu xanh.

D. Đúng, đường bị hóa than màu đen, trên bề mặt than có sủi bọt khí.

Vậy, đáp án đúng là D.

Câu 2: Cho vào ống nghiệm vài mảnh đồng nhỏ, cho tiếp dung dịch axit sunfuric đặc vào ống nghiệm. Đun nóng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn. Hiện tượng quan sát được là

A. đồng tan cho dung dịch không màu, có bọt khí thoát ra không màu.

B. đồng tan cho dung dịch không màu, có bọt khí thoát ra màu nâu đỏ.

C. đồng tan cho dung dịch màu xanh, có bọt khí thoát ra không màu.

D. đồng tan cho dung dịch không màu, có bọt khí thoát ra màu nâu đỏ.

Phân tích và lời giải:

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về phản ứng của kim loại với axit sunfuric đặc.

Đồng (Cu) là một kim loại đứng sau hiđro (H) trong dãy hoạt động hóa học. Do đó, đồng không phản ứng với axit sunfuric loãng. Tuy nhiên, đồng có thể phản ứng với axit sunfuric đặc, đặc biệt khi đun nóng, vì H₂SO₄ đặc có tính oxi hóa mạnh.

Trong phản ứng này, đồng bị oxi hóa lên trạng thái +2, tạo thành muối đồng(II) sunfat (CuSO₄). H₂SO₄ đặc bị khử xuống lưu huỳnh đioxit (SO₂).

Phương trình hóa học của phản ứng là:

\[\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \text{(đặc)} \xrightarrow{\text{t}^\circ} \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}\]

Bây giờ, chúng ta cùng xem xét các hiện tượng xảy ra:

1. Đồng tan: Mảnh đồng kim loại sẽ tan dần trong dung dịch.

2. Màu sắc dung dịch: Muối CuSO₄ sinh ra là muối đồng(II), có dung dịch màu xanh lam đặc trưng.

3. Khí thoát ra: Khí SO₂ (lưu huỳnh đioxit) thoát ra là một chất khí không màu, có mùi hắc (mùi SO₂ tương tự mùi diêm sinh cháy).

Ghép các hiện tượng lại, chúng ta sẽ thấy đồng tan tạo dung dịch màu xanh, và có khí không màu thoát ra.

So sánh với các lựa chọn:

A. Sai, dung dịch màu xanh, không phải không màu.

B. Sai, dung dịch màu xanh, khí SO₂ không màu (khí màu nâu đỏ là NO₂ nếu dùng HNO₃ đặc).

C. Đúng, đồng tan cho dung dịch màu xanh, có bọt khí thoát ra không màu.

D. Sai, dung dịch màu xanh, khí SO₂ không màu.

Vậy, đáp án đúng là C.

Câu 3: SO₂ là chất vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử là do:

A. nguyên tử S có mức oxi hóa trung gian.

B. nguyên tử S có mức oxi hóa cao nhất.

C. nguyên tử O có mức oxi hóa âm.

D. nguyên tử S có mức oxi hóa thấp nhất.

Phân tích và lời giải:

Để xác định tính chất oxi hóa và khử của một chất, chúng ta cần xem xét số oxi hóa của nguyên tố trung tâm trong hợp chất đó.

Trong phân tử SO₂ (lưu huỳnh đioxit):

– Oxi (O) luôn có số oxi hóa là -2 (trừ peroxi và hợp chất với flo).

– Gọi số oxi hóa của Lưu huỳnh (S) là \(x\).

– Tổng số oxi hóa của các nguyên tử trong phân tử trung hòa phải bằng 0.

\[x + 2 \times (-2) = 0 \Rightarrow x – 4 = 0 \Rightarrow x = +4\]

Vậy, số oxi hóa của lưu huỳnh trong SO₂ là +4.

Bây giờ, chúng ta xét các mức oxi hóa có thể có của lưu huỳnh:

– Số oxi hóa thấp nhất của lưu huỳnh là -2 (ví dụ: H₂S, Na₂S).

– Số oxi hóa trung gian của lưu huỳnh là 0 (S), +2 (SCl₂), +4 (SO₂, H₂SO₃).

– Số oxi hóa cao nhất của lưu huỳnh là +6 (ví dụ: SO₃, H₂SO₄).

Vì S trong SO₂ có số oxi hóa là +4, đây là một mức oxi hóa trung gian.

– Một nguyên tố có số oxi hóa trung gian có thể tăng số oxi hóa lên mức cao hơn (ví dụ: từ +4 lên +6), khi đó nó thể hiện tính khử.
Ví dụ: \(2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{V}_2\text{O}_5, \text{t}^\circ} 2\text{SO}_3\) (S từ +4 lên +6)

– Một nguyên tố có số oxi hóa trung gian cũng có thể giảm số oxi hóa xuống mức thấp hơn (ví dụ: từ +4 xuống 0 hoặc -2), khi đó nó thể hiện tính oxi hóa.
Ví dụ: \(\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{S} \rightarrow 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O}\) (S trong SO₂ từ +4 xuống 0)

Do đó, SO₂ vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử là do lưu huỳnh (S) có số oxi hóa trung gian (+4).

So sánh với các lựa chọn:

A. Đúng, nguyên tử S có mức oxi hóa trung gian (+4).

B. Sai, mức oxi hóa cao nhất của S là +6.

C. Sai, mức oxi hóa của O là -2, nhưng điều này không giải thích tính oxi hóa-khử của SO₂.

D. Sai, mức oxi hóa thấp nhất của S là -2.

Vậy, đáp án đúng là A.

Câu 4: Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Phương pháp này gồm bao nhiêu công đoạn chính?

A. 3.

B. 2.

C. 5.

D. 4.

Phân tích và lời giải:

Trong chương trình Hóa học lớp 10, chúng ta đã học về quy trình sản xuất axit sunfuric (H₂SO₄) trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Đây là một quy trình gồm các bước tuần tự và chặt chẽ.

Phương pháp tiếp xúc bao gồm 3 công đoạn chính:

1. Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂):
Nguyên liệu thường là lưu huỳnh (S) hoặc quặng pirit sắt (FeS₂). Chúng được đốt cháy trong không khí (chứa oxi) để tạo ra SO₂.
Ví dụ:
\[\text{S} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{t}^\circ} \text{SO}_2\]
Hoặc:
\[4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \xrightarrow{\text{t}^\circ} 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2\]

2. Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃):
Lưu huỳnh đioxit (SO₂) được tinh chế (làm sạch) sau đó đưa vào tháp tiếp xúc, tại đây nó được oxi hóa bằng oxi trong không khí có mặt chất xúc tác là vanađi(V) oxit (V₂O₅) và nhiệt độ thích hợp (khoảng 450-500°C) để tạo ra lưu huỳnh trioxit (SO₃). Phản ứng này là thuận nghịch.
\[2\text{SO}_2\text{(k)} + \text{O}_2\text{(k)} \xrightleftharpoons[\text{t}^\circ]{\text{V}_2\text{O}_5} 2\text{SO}_3\text{(k)}\]

3. Hấp thụ SO₃ và tạo thành axit sunfuric (H₂SO₄):
Lưu huỳnh trioxit (SO₃) không được hấp thụ trực tiếp bằng nước vì phản ứng tỏa nhiệt mạnh, tạo ra sương mù axit khó thu hồi. Thay vào đó, SO₃ được hấp thụ bằng axit sunfuric đặc (khoảng 98%) để tạo thành oleum (H₂SO₄.nSO₃).
\[\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \text{(đặc)} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4.\text{nSO}_3 \text{(oleum)}\]
Sau đó, oleum được pha loãng một cách cẩn thận bằng nước để tạo ra axit sunfuric có nồng độ mong muốn.
\[\text{H}_2\text{SO}_4.\text{nSO}_3 + \text{n}\text{H}_2\text{O} \rightarrow (\text{n}+1)\text{H}_2\text{SO}_4\]

Vậy, có tổng cộng 3 công đoạn chính trong phương pháp tiếp xúc sản xuất axit sunfuric.

So sánh với các lựa chọn:

A. Đúng, 3 công đoạn.

B. Sai.

C. Sai.

D. Sai.

Vậy, đáp án đúng là A.

Hy vọng với phần giải thích chi tiết này, các em đã hiểu rõ hơn về các hiện tượng và cơ sở hóa học đằng sau mỗi câu hỏi. Hãy tiếp tục ôn tập và tìm hiểu sâu hơn nhé! Chúc các em học tốt!