Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sulfuric acid và sulfate (Hóa học Lớp 11)

(AI giải đề cho tôi)
Oleum gồm H2SO4 và SO3 tự do; khi tan trong nước, SO3 + H2O → H2SO4. Trung hoà 100 mL X cần 0,2 L × 0,15 M = 0,03 mol NaOH, vậy toàn bộ 200 mL X cần 0,06 mol NaOH → tổng n_H2SO4 trong X = 0,06/2 = 0,03 mol. Số mol H2SO4 có sẵn trong oleum là 0,015 mol, nên n_SO3 tự do = 0,03 − 0,015 = 0,015 mol (công thức oleum: H2SO4·SO3). Khối lượng oleum = 0,015 × 98 + 0,015 × 80 = 1,47 + 1,20 = 2,67 g. Khối lượng S = 0,03 × 32 = 0,96 g. %S = 0,96/2,67 × 100 ≈ 35,95%. Ghi chú: nhận định trong trường errors là sai vì đã tính nhầm n_SO3 = 0,045 mol (lấy 0,06 trừ trực tiếp 0,015 mà không chia 2 cho số mol H2SO4 tương ứng NaOH). Đáp án A.

(AI giải đề cho tôi)
Quá trình sản xuất H2SO4 từ pyrite: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2; 2SO2 + O2 → 2SO3; SO3 + H2O → H2SO4. Tỉ lệ mol FeS2 : H2SO4 = 1 : 2.
Khối lượng H2SO4 tinh khiết mỗi ngày: 100 × 98% = 98 tấn.
Số mol H2SO4: n = 98×10^6 g / 98 g/mol = 10^6 mol.
Theo tỉ lệ 1:2, FeS2 cần (thực phản ứng): n(FeS2) = 0,5×10^6 mol → khối lượng = 0,5×10^6 × 120 g/mol = 60 tấn (FeS2 tinh khiết).
Do quặng chỉ chứa 96% FeS2: m1 = 60/0,96 = 62,5 tấn.
Hiệu suất cả quá trình 90%: m = 62,5/0,9 ≈ 69,44 tấn.
Vậy chọn A, khớp với đáp án nguồn.

giải:
$$\{\begin{array}{l}24x+27y=2,52\\ x+1,5y=0,12\end{array}\to \{\begin{array}{l}x=0,06\\ y=0,04\end{array}$$

BT e: 0,06.2 + 0,04.3 = 0,12.nₑ → nₑ = 2 → SO${}_2$

(AI giải đề cho tôi)
Trong 100 kg dung dịch H2SO4 98%: m(H2SO4) = 98 kg, m(H2O) = 2 kg. H2O hấp thụ SO3: H2O + SO3 → H2SO4. Số mol H2O = 2/18 = 1/9 kmol, nên khối lượng SO3 phản ứng = (1/9)×80 = 80/9 ≈ 8,889 kg. Khối lượng SO3 tự do trong oleum: 25 − 80/9 = 145/9 ≈ 16,111 kg. Khối lượng oleum Z = 100 + 25 = 125 kg. Vậy b = (145/9)/125 × 100 = 580/45 ≈ 12,888... ≈ 12,9. Kết quả khớp đáp án nguồn 12,9.

Đáp số 12,9.

$\text{dd }{H}_{2}S{O}_4\{\begin{array}{l}{m}_{H_{2}S{O}_4}=98\text{kg}\Rightarrow n_{H_{2}S{O}_4}=\frac{98.10^3}{98}=1000\text{mol}\\ m_{H_{2}O}=2\text{kg}\Rightarrow n_{H_{2}O}=\frac{1000}{9}\text{mol}\end{array}$

PTHH: (1) $S{O}_3+H_{2}O\to H_{2}S{O}_4$

$\frac{1000}{9}\frac{1000}{9}\frac{1000}{9}\Rightarrow m_{S{O}_3(\text{oleum})}=25-80.\frac{1000}{9}.10^{-3}=\frac{145}{9}\text{kg}$

(2) ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{nS}{\mathrm{O}}_3\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4.nS{\mathrm{O}}_3$

BTKL: ${\mathrm{m}}_{\mathrm{oleum}}={\mathrm{m}}_{\mathrm{dd}{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4}+{\mathrm{m}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3}=100+25=125\mathrm{kg}\Rightarrow \%{\mathrm{m}}_{\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3}=b\%=\frac{\frac{145}{9}}{125}.100\%\approx 12,9\%$

Đáp án 5,1

$$H_{2}S{O}_4+nS{O}_3\to H_{2}S{O}_4.nS{O}_3\stackrel{-H_{2}O}{\to }(n+1)H_{2}S{O}_4$$

$$\frac{0,05865}{n+1}0,05865mol$$

$\Rightarrow \frac{0,05865}{n+1}(98+80n)=5\Rightarrow n=2,43$

$\Rightarrow m_{dd{H}_{2}S{O}_{4}98\%}=\frac{15}{98+80.2,43}.98.\frac{100}{98}=5,1$

(AI giải đề cho tôi)
Sơ đồ sản xuất H2SO4: S/FeS2 → SO2 → SO3 → (X) oleum → H2SO4.
a) Sai. Giai đoạn 3: SO3 được hấp thụ bởi dung dịch H2SO4 đặc (X là H2SO4 đặc) để tạo oleum, sau đó pha loãng thu H2SO4; không dùng H2SO4 loãng vì SO3 tan trong nước tạo sương acid khó hấp thụ.
b) Sai. Trong 100 kg dung dịch H2SO4 98% có 98 kg H2SO4 và 2 kg H2O. Chỉ H2O phản ứng: SO3 + H2O → H2SO4. n(H2O) = 2000/18 ≈ 111,1 mol, hấp thụ 111,1 mol SO3 ≈ 8,89 kg, tạo thêm 17,78 kg H2SO4. SO3 dư = 25 − 8,89 = 16,11 kg. Khối lượng oleum = 125 kg, %SO3 = 16,11/125 × 100% ≈ 12,9% ≠ 15,6%.
c) Đúng. Ba phản ứng oxi hoá - khử: S + O2 → SO2; 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2; 2SO2 + O2 → 2SO3 (SO3 + H2O → H2SO4 không phải phản ứng oxi hoá - khử).
d) Đúng. Acquy chì dùng dung dịch H2SO4 loãng (khoảng 28–32%) làm chất điện li tạo môi trường acid.
Kết quả khớp đáp án nguồn: 1a S, 1b S, 1c Đ, 1d Đ.
a) (AI giải đề cho tôi)
X là H2SO4 đặc dùng hấp thụ SO3 tạo oleum, không phải H2SO4 loãng.
b) (AI giải đề cho tôi)
Chỉ 2 kg H2O phản ứng với 8,89 kg SO3; SO3 dư 16,11 kg trên tổng 125 kg oleum cho %SO3 ≈ 12,9%, không phải 15,6%.
c) (AI giải đề cho tôi)
Ba phản ứng oxi hoá - khử: S → SO2, FeS2 → SO2, SO2 → SO3.
d) (AI giải đề cho tôi)
Acquy chì dùng dung dịch H2SO4 loãng làm chất điện li/môi trường acid.

Có 50 kg dung dịch $H_{2}S{O}_4$ 98\%:
$m(H_{2}S{O}_4)=49kg$
$m(H_{2}O)=1kg$

Cho hấp thụ hoàn toàn 15 kg $S{O}_3$.
Trước hết:
$$H_{2}O+S{O}_3\to H_{2}S{O}_4$$

Theo tỉ lệ mol:
18 g $H_{2}O$ phản ứng với 80 g $S{O}_3$
1 kg $H_{2}O$ phản ứng với:
$\frac{80}{18}=4,\mathrm{444...}kgS{O}_3$

Vậy lượng $S{O}_3$ còn dư trong oleum:
$15-4,\mathrm{444...}=10,5556kg$

Khối lượng oleum thu được:
$50+15=65kg$

Phần trăm khối lượng $S{O}_3$ trong oleum:
$$b=\frac{10,5556}{65}\times 100\%\approx 16,24\%$$

Làm tròn đến hàng phần mười:
$b=16,2\%$

Đáp số: 16,2

Đáp án câu 1: Đ – S – Đ – S.
a) Đúng. Từ dữ kiện chuẩn độ: nNaOH = 0,10 · 0,015 = 0,0015 mol. Trong 10,00 mL dung dịch acid: $n_{H_{2}S{O}_4}$ = 0,0015 : 2 = 0,00075 mol. Trong 1,00 L dung dịch: $n_{H_{2}S{O}_4}$ = 0,075 mol. Gọi oleum là $H_{2}S{O}_4\cdot nS{O}_3$. M = 98 + 80n. Khi pha loãng, 1 mol $H_{2}S{O}_4\cdot nS{O}_3$ tạo ra n + 1 mol $H_{2}S{O}_4$. Ta có: 6,3375 · (n + 1) / (98 + 80n) = 0,075 ⇒ n = 3. Vậy oleum là $H_{2}S{O}_4\cdot 3S{O}_3$.
b) Sai. Không dùng nước hấp thụ trực tiếp $S{O}_3$ vì phản ứng rất mạnh, tạo sương mù $H_{2}S{O}_4$, hiệu suất hấp thụ không cao. Người ta dùng $H_{2}S{O}_4$ 98% để hấp thụ $S{O}_3$ tạo oleum.
c) Đúng. Giai đoạn 1: $Fe{S}_2$ bị oxi hóa tạo $S{O}_2$ và $F{e}_2{O}_3$. Giai đoạn 2: $S{O}_2$ bị oxi hóa thành $S{O}_3$. Cả hai đều là phản ứng oxi hóa – khử.
d) Sai. Giai đoạn 2 là phản ứng tỏa nhiệt: $2S{O}_2+O_2\rightleftharpoons 2S{O}_3$, $\Delta H<0$. Nhiệt độ quá cao làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, giảm hiệu suất tạo $S{O}_3$.
a) Đúng. Từ dữ kiện chuẩn độ: nNaOH = 0,10 · 0,015 = 0,0015 mol. Trong 10,00 mL dung dịch acid: $n_{H_{2}S{O}_4}$ = 0,0015 : 2 = 0,00075 mol. Trong 1,00 L dung dịch: $n_{H_{2}S{O}_4}$ = 0,075 mol. Gọi oleum là $H_{2}S{O}_4\cdot nS{O}_3$. M = 98 + 80n. Khi pha loãng, 1 mol $H_{2}S{O}_4\cdot nS{O}_3$ tạo ra n + 1 mol $H_{2}S{O}_4$. Ta có: 6,3375 · (n + 1) / (98 + 80n) = 0,075 ⇒ n = 3. Vậy oleum là $H_{2}S{O}_4\cdot 3S{O}_3$.
b) Sai. Không dùng nước hấp thụ trực tiếp $S{O}_3$ vì phản ứng rất mạnh, tạo sương mù $H_{2}S{O}_4$, hiệu suất hấp thụ không cao. Người ta dùng $H_{2}S{O}_4$ 98% để hấp thụ $S{O}_3$ tạo oleum.
c) Đúng. Giai đoạn 1: $Fe{S}_2$ bị oxi hóa tạo $S{O}_2$ và $F{e}_2{O}_3$. Giai đoạn 2: $S{O}_2$ bị oxi hóa thành $S{O}_3$. Cả hai đều là phản ứng oxi hóa – khử.
d) Sai. Giai đoạn 2 là phản ứng tỏa nhiệt: $2S{O}_2+O_2\rightleftharpoons 2S{O}_3$, $\Delta H<0$. Nhiệt độ quá cao làm cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch, giảm hiệu suất tạo $S{O}_3$.

(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng. Giai đoạn (1) nung quặng pyrite tạo SO₂ và bụi Fe₂O₃, khí SO₂ là khí độc gây ô nhiễm (mưa acid), nên giai đoạn này có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường.

b) Sai. $n_{NaOH}=0,020\times 0,1=0,002$ mol. Theo phản ứng $H_{2}S{O}_4+2NaOH\to N{a}_{2}S{O}_4+2H_{2}O$, số mol $H_{2}S{O}_4$ trong 10,00 mL là $0,002/2=0,001$ mol, suy ra trong 1,0 lít dung dịch có $0,001\times 100=0,10$ mol $H_{2}S{O}_4$. Gọi oleum gồm $x$ mol $H_{2}S{O}_4$ và $y$ mol $S{O}_3$; khi pha loãng $S{O}_3+H_{2}O\to H_{2}S{O}_4$. Theo BT S: $x+y=0,1$; theo BT khối lượng: $98x+80y=8,36$. Giải hệ được $x=0,02$; $y=0,08$, vậy $n=y/x=4$, công thức oleum là $H_{2}S{O}_4.4S{O}_3$, không phải $H_{2}S{O}_4.2S{O}_3$.

c) Sai. Phản ứng (2) có ${\Delta }_r{H}_{298}^0=-196$ kJ (phản ứng tỏa nhiệt), khi tăng nhiệt độ cân bằng dịch chuyển theo chiều phản ứng thu nhiệt, tức chiều nghịch, không phải chiều thuận.

d) Đúng. Trong công nghiệp, người ta dùng dung dịch $H_{2}S{O}_4$ 98% hấp thụ $S{O}_3$ theo phương pháp ngược dòng (dòng khí đi lên, dòng chất lỏng đi xuống) để hấp thụ hiệu quả, tránh tạo sương acid.
a) (AI giải đề cho tôi)
Giai đoạn (1) tạo SO₂ (khí độc, gây mưa acid) và bụi Fe₂O₃ nên có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường.
b) $n_{NaOH}$ = 0,020 × 0,1 = 0,002 mol
Phản ứng: $H_{2}S{O}_4+2NaOH\to N{a}_{2}S{O}_4+2H_{2}O$
$\Rightarrow n_{H_{2}S{O}_4}$ trong 10,00 mL = 0,002/2 = 0,001 mol
$n_{H_{2}S{O}_4(1L)}$ = 0,001 × 100 = 0,10 mol
Oleum gồm H${}_2$SO${}_4$: x mol và SO${}_3$: y mol.
Khi pha loãng: $S{O}_3+H_{2}O\to H_{2}S{O}_4$
Giải hệ: x + y = 0,1 (BT S); 98x + 80y = 8,36 (BT KL)
→ x = 0,02; y = 0,08 → n = 4
Vậy công thức oleum là H${}_2$SO${}_4$.4SO${}_3$, không phải H${}_2$SO${}_4$.2SO${}_3$.
c) Khi tăng nhiệt độ, cân bằng dịch chuyển theo chiều phản ứng thu nhiệt $\Delta H_{298}^0>0$, tức là chiều của phản ứng nghịch.
d) (AI giải đề cho tôi)
Công nghiệp dùng dung dịch H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃ theo phương pháp ngược dòng để hấp thụ hiệu quả, tránh tạo sương acid.

TN1: $C+4HN{O}_3\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2+4N{O}_2+2H_{2}O$; $S+6HN{O}_3\stackrel{t^0}{\to }{H}_{2}S{O}_4+6N{O}_2+2H_{2}O$
$X\{\begin{array}{l}C:xmol\\ S:ymol\end{array}\stackrel{+HN{O}_3}{\to }Y\{\begin{array}{l}C{O}_2:xmol\\ \stackrel{BT:e}{\to }N{O}_2:4x+6ymol\end{array}$
$\to \{\begin{array}{l}12x+32y=1,12\\ x+4x+6y=\frac{7,168}{22,4}=0,32\end{array}\to \{\begin{array}{l}x=0,04\\ y=0,02\end{array}$
TN2: $C+2H_{2}S{O}_4\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2+2S{O}_2+2H_{2}O$; $S+2H_{2}S{O}_4\stackrel{t^0}{\to }3S{O}_2+2H_{2}O$
$X\{\begin{array}{l}C:0,04mol\\ S:0,02mol\end{array}\stackrel{+H_{2}S{O}_4}{\to }Z\{\begin{array}{l}C{O}_2:0,04mol\\ S{O}_2:2(0,04)+3(0,02)=0,14mol\end{array}$
$Z\stackrel{+Ca(OH{)}_{2}dư}{\to }\{\begin{array}{l}CaC{O}_3:0,04mol\\ CaS{O}_3:0,14mol\end{array}\to m=0,04.100+0,14.120=20,8gam$