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

Phương pháp: Dựa vào tính chất vật lí của $H_{2}S{O}_4$ đặc.
Hướng dẫn giải: H${}_2$SO${}_4$ tan vô hạn trong nước và tỏa rất nhiều nhiệt. Nếu ta rót nước vào H${}_2$SO${}_4$ đặc, nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Vì vậy muốn pha loãng axit H${}_2$SO${}_4$ đặc nguội, người ta phải rót từ từ H${}_2$SO${}_4$ đặc vào H${}_2$O và khuấy đều.
Đáp án C

(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.

- Hầu hết các kim loại đều cho phản ứng với H₂SO₄ đặc, nóng trừ Au, Pt. Vậy có 3 kim loại thỏa.

- Các phản ứng xảy ra:
(1) $Cu+2H_{2}S{O}_4\text{ đặc, nguội}\to CuS{O}_4+S{O}_2+2H_{2}O$
(5) $Cu+4HN{O}_3\text{ đặc, nguội}\to Cu(N{O}_3{)}_2+2N{O}_2+2H_{2}O$
(2) $Cu(OH{)}_2+2C_6{H}_{12}{O}_6\to (C_6{H}_{11}{O}_6{)}_{2}Cu+2H_{2}O$
(6) $C{H}_{3}COOH+NaOH\to C{H}_{3}COONa+H_{2}O$
(3) Gly-Gly-Gly + $Cu(OH{)}_2$/NaOH : tạo phức màu tím
(7) $3AgN{O}_3+FeC{l}_3\to 3AgCl\downarrow +Fe(N{O}_3{)}_3$
(4) $3F{e}^{2+}+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to 3F{e}^{3+}+NO+2H_{2}O$
(8) $2Al+C{r}_2(S{O}_4{)}_3\to A{l}_2(S{O}_4{)}_3+2Cr$
Vậy cả 8 phản ứng đều xảy ra ở điều kiện thường.
[Lời giải Câu 16 (tiếp theo trên trang 158, không có nhãn câu trong nguồn):]
+ Ban đầu: $2Fe+3C{l}_2\to 2FeC{l}_3$ (a, a, 2a/3) ⇒ Hỗn hợp rắn X gồm: $FeC{l}_3$: $\frac{2a}{3}$ mol và Fe dư: $\frac{a}{3}$ mol.
+ Sau khi cho nước vào rắn X: $Fe+2FeC{l}_3\to 3FeC{l}_2$ (a/3, 2a/3, a) ⇒ Phản ứng vừa đủ nên dd Y chứa $FeC{l}_2$.
- Đem dung dịch Y tác dụng với các chất sau:
• $FeC{l}_2+3AgN{O}_3\to Fe(N{O}_3{)}_3+2AgCl{\downarrow }_{\text{tra˘ˊng}}+Ag$ .
• $FeC{l}_2+2NaOH\to Fe(OH{)}_2{\downarrow }_{\text{tra˘ˊng xanh}}+2NaCl$
• $2FeC{l}_2+C{l}_2\to 2FeC{l}_3$
• Cu + $FeC{l}_2$: không phản ứng

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)
n_Cu = 6,4/64 = 0,1 mol. Phản ứng: Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O. Theo phương trình, n_SO2 = n_Cu = 0,1 mol. Vậy y = 0,10, khớp đáp án B (bảng đáp án trang 5: 69.B).

Chọn đáp án C. Các chất tác dụng với dung dịch BaCl${}_2$ tạo kết tủa gồm: SO${}_3$, NaHSO${}_4$ và Na${}_2$SO${}_3$. $$S{O}_3+BaC{l}_2+H_{2}O\to BaS{O}_4\downarrow +2HCl$$ $$NaHS{O}_4+BaC{l}_2\to BaS{O}_4\downarrow +NaCl+HCl$$ $$N{a}_{2}S{O}_3+BaC{l}_2\to BaS{O}_3\downarrow +2NaCl$$

(AI giải đề cho tôi)
H2SO4 đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh, oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) và sinh ra SO2: $2FeO+4H_{2}S{O}_4(đặc,n\acute{o}ng)\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+S{O}_2\uparrow +4H_{2}O$. Các chất Fe(OH)3, FeCl3, Fe2O3 đã ở trạng thái oxi hóa cao nhất của Fe (+3) nên không bị H2SO4 đặc oxi hóa sinh SO2 (chỉ trao đổi tạo muối Fe(III) sulfat). Đáp án khớp với đáp án nguồn 42.D.

Chọn A.

Có 3 chất tác dụng (Ag không tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ loãng):

$F{e}_3{O}_4+4H_{2}S{O}_4\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+FeS{O}_4+4H_{2}O$

$N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}S{O}_4\to N{a}_{2}S{O}_4+C{O}_2+H_{2}O$

$2Fe(OH{)}_3+3H_{2}S{O}_4\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+6H_{2}O$

(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.

(AI giải đề cho tôi)
Gọi x, y lần lượt là số mol C và S trong X.
- C + 2H2SO4(đặc) → CO2 + 2SO2 + 2H2O
- S + 2H2SO4(đặc) → 3SO2 + 2H2O

$n_{C{O}_2}=x$, $n_{S{O}_2}=2x+3y$, tổng khí: $3x+3y=\frac{42}{22,4}=1,875\Rightarrow x+y=0,625$.
Khối lượng: $12x+32y=15$. Thay $x=0,625-y$: $7,5+20y=15\Rightarrow y=0,375;x=0,25$.
Vậy $n_{C{O}_2}=0,25$ mol, $n_{S{O}_2}=1,625$ mol.

Hấp thụ Y vào dung dịch chứa 1,25 mol KOH và 0,75 mol NaOH (tổng 2 mol OH⁻). SO2 (tính axit mạnh hơn) phản ứng trước:
- $S{O}_2+O{H}^{-}\to HS{O}_3^{-}$: dùng 1,625 mol OH⁻, tạo 1,625 mol HSO3⁻.
- Còn 0,375 mol OH⁻ cho CO2: $C{O}_2+O{H}^{-}\to HC{O}_3^{-}$ dùng 0,25 mol, tạo 0,25 mol HCO3⁻; còn 0,125 mol OH⁻ chuyển 0,125 mol HCO3⁻ thành CO3²⁻.

Chất tan: K2CO3/Na2CO3 (tổng 0,125 mol), KHCO3/NaHCO3 (0,125 mol), KHSO3/NaHSO3 (1,625 mol). Số mol cation: K = 1,25; Na = 0,75.

$m=1,25\cdot 39+0,75\cdot 23+0,125\cdot 60+0,125\cdot 61+1,625\cdot 81=48,75+17,25+7,5+7,625+131,625=212,75$ gam.

Khớp với đáp án nguồn C.

$Cu+H_{2}S{O}_4\to CuS{O}_4+S{O}_2+H_{2}O$
0,15 mol → 0,15
$V_{S{O}_2}=0,15.22,4=3,36$ lít

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: $C+2H_{2}S{O}_4\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2+2S{O}_2+2H_{2}O$; $S+2H_{2}S{O}_4\stackrel{t^0}{\to }3S{O}_2+2H_{2}O$
$X\{\begin{array}{l}C:0,04mol\\ S:0,02mol\end{array}\stackrel{+H_{2}S{O}_4}{\to }Z\{\begin{array}{l}C{O}_2:0,04mol\\ S{O}_2:2(0,04)+3(0,02)=0,14mol\end{array}$
$Z\stackrel{+Ca(OH{)}_{2}dư}{\to }\{\begin{array}{l}CaC{O}_3:0,04mol\\ CaS{O}_3:0,14mol\end{array}\to m=0,04.100+0,14.120=20,8gam$

(AI giải đề cho tôi)
Khi pha loãng H₂SO₄ đặc phải rót từ từ acid vào nước (theo thành lớp) và khuấy đều, vì pha loãng toả nhiều nhiệt; nếu rót nước vào acid đặc, nhiệt làm nước sôi bắn tung toé acid gây nguy hiểm. Đáp án khớp với bảng đáp án Mã đề 302, câu 4: C.

(AI giải đề cho tôi)
Pha loãng H2SO4 đặc phải rót từ từ acid vào nước và khuấy đều, vì pha loãng toả nhiệt mạnh; acid đặc nặng hơn nước nên chìm xuống, nhiệt được nước hấp thụ, tránh bắn tung toé. Nếu rót nước vào acid, nhiệt tập trung ở lớp mặt khiến nước sôi đột ngột và bắn acid ra ngoài rất nguy hiểm. Đáp án khớp với đáp án nguồn (Câu 7, mã đề 301: C).

H${}_2$SO${}_4$ đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh nên oxi hóa FeO lên hóa trị cao nhất