viết phương trình khi cho H2So4 đặc lần lượt vào các muối rắn NaCl, NaBr, NaI. …

Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu một bài tập rất thú vị và quan trọng về tính chất của axit sunfuric đặc cũng như phương pháp điều chế các axit halogenhiđric.

Để giải bài tập này, chúng ta sẽ đi từng bước một nhé!

I. Viết phương trình phản ứng khi cho ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc lần lượt vào các muối rắn $\text{NaCl}$, $\text{NaBr}$, $\text{NaI}$.

1. Phản ứng giữa ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc và $\text{NaCl}$ rắn:

Khi cho ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc tác dụng với $\text{NaCl}$ rắn và đun nóng nhẹ, chúng ta thu được khí hiđro clorua ($\text{HCl}$) và muối natri hiđrosunfat.

Đây là phản ứng điều chế axit dễ bay hơi từ muối của nó và một axit không bay hơi mạnh hơn. ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc ở đây đóng vai trò là một axit mạnh và ít bay hơi.

Phương trình hóa học:

$\text{NaCl}\text{(rắn)}\text{+}{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\text{(đặc)}\stackrel{{\text{t}}^{\text{o}}}{\to }{\text{NaHSO}}_4\text{(rắn)}\text{+}\text{HCl}\text{(khí)}$

2. Phản ứng giữa ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc và $\text{NaBr}$ rắn:

Khi ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc tác dụng với $\text{NaBr}$ rắn, ban đầu cũng tạo ra $\text{HBr}$. Tuy nhiên, $\text{HBr}$ có tính khử mạnh hơn $\text{HCl}$, nên nó sẽ bị ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc (chất oxi hóa mạnh) oxi hóa tiếp thành khí brom (${\text{Br}}_2$). Đồng thời, ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc bị khử thành khí lưu huỳnh đioxit (${\text{SO}}_2$).

Phương trình hóa học tổng quát:

$2\text{NaBr}\text{(rắn)}\text{+}2{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\text{(đặc)}\stackrel{{\text{t}}^{\text{o}}}{\to }{\text{Na}}_2{\text{SO}}_4\text{(rắn)}\text{+}{\text{Br}}_2\text{(khí)}\text{+}{\text{SO}}_2\text{(khí)}\text{+}2{\text{H}}_2\text{O}$

(Các em có thể thấy khí ${\text{Br}}_2$ có màu vàng nâu đỏ).

3. Phản ứng giữa ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc và $\text{NaI}$ rắn:

Tương tự như $\text{NaBr}$, khi ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc tác dụng với $\text{NaI}$ rắn, ban đầu tạo ra $\text{HI}$. Tuy nhiên, $\text{HI}$ có tính khử rất mạnh (mạnh hơn cả $\text{HBr}$), nên nó sẽ bị ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc oxi hóa mạnh mẽ hơn. Các sản phẩm khử của ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ có thể là ${\text{SO}}_2$, $\text{S}$, hoặc thậm chí là ${\text{H}}_2\text{S}$ (trong trường hợp này, ${\text{H}}_2\text{S}$ là sản phẩm khử phổ biến nhất khi tác dụng với chất khử mạnh như $\text{HI}$). $\text{HI}$ bị oxi hóa thành iốt (${\text{I}}_2$).

Phương trình hóa học tổng quát:

$8\text{NaI}\text{(rắn)}\text{+}9{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\text{(đặc)}\stackrel{{\text{t}}^{\text{o}}}{\to }8{\text{NaHSO}}_4\text{(rắn)}\text{+}4{\text{I}}_2\text{(rắn)}\text{+}{\text{H}}_2\text{S}\text{(khí)}\text{+}4{\text{H}}_2\text{O}$

(Các em sẽ thấy iốt thăng hoa màu tím hoặc đọng lại thành tinh thể màu đen).

II. Trong các chất $\text{HX}$, chất nào được điều chế bằng phương pháp sunfat? Tại sao?

Dựa vào các phản ứng trên, chúng ta có thể kết luận rằng:

Chất $\text{HX}$ được điều chế bằng phương pháp sunfat là $\text{HCl}$.

Giải thích:

Phương pháp sunfat (hay còn gọi là phương pháp dùng axit sunfuric đặc) để điều chế các axit halogenhiđric ($\text{HX}$) dựa trên nguyên tắc dùng axit mạnh, không bay hơi (${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc) để đẩy axit yếu hơn hoặc dễ bay hơi hơn ra khỏi muối của chúng.

• Với $\text{HCl}$: Ion ${\text{Cl}}^{\text{–}}$ có tính khử rất yếu, do đó $\text{HCl}$ không bị ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc oxi hóa. Khi cho ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc tác dụng với $\text{NaCl}$ rắn và đun nóng nhẹ, ta thu được khí $\text{HCl}$ tinh khiết.

  Do đó, phương pháp sunfat hoàn toàn phù hợp để điều chế $\text{HCl}$.

• Với $\text{HBr}$ và $\text{HI}$: Ion ${\text{Br}}^{\text{–}}$ và ${\text{I}}^{\text{–}}$ có tính khử mạnh hơn nhiều so với ${\text{Cl}}^{\text{–}}$. Khi ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc tác dụng với $\text{NaBr}$ hoặc $\text{NaI}$, mặc dù ban đầu $\text{HBr}$ và $\text{HI}$ được tạo thành, nhưng chúng ngay lập tức bị ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc (chất oxi hóa mạnh) oxi hóa thành ${\text{Br}}_2$ và ${\text{I}}_2$ tương ứng. Đồng thời, ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ đặc cũng bị khử thành các sản phẩm như ${\text{SO}}_2$, $\text{S}$, hoặc ${\text{H}}_2\text{S}$.

  Do đó, chúng ta không thể thu được $\text{HBr}$ hay $\text{HI}$ tinh khiết bằng phương pháp này. Thay vào đó, chúng ta thu được các sản phẩm oxi hóa như ${\text{Br}}_2$ và ${\text{I}}_2$.

Vì vậy, chỉ có $\text{HCl}$ là axit halogenhiđric có thể được điều chế bằng phương pháp sunfat.

Hy vọng qua bài giải này, các em đã hiểu rõ hơn về tính chất hóa học đặc trưng của axit sunfuric đặc và ứng dụng của nó trong điều chế các hợp chất vô cơ nhé!