Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học Lớp 9 - Phần Axit

 Chuyên đề bồi dưỡng học sinh Giỏi
 Môn hoá học - Lớp 9
 Phần axit
Kiến thức
I. Phân loại
* Phân loại dựa vào thành phần cấu tạo:
 + A xit có oxi
 + A xit không có oxi
* Phân loại dựa vào khả năng tham gia phản ứng :
 + Axit mạnh: HCl, H2SO4, HNO3, HClO4...
 + A xit yếu: H2CO3, H2SO3, H2S.....
 + A xit trung bình: H3PO4
* Phân loại dựa vào bản chất:
+ Axit có tính oxi hóa: HNO3 , H2SO4 đặc...
+ Axit không có tính oxi hóa: HCl , H2SO4 loãng, H2S...
II. Tính chất và phương pháp điều chế một số axit thường gặp:
1. Các axit của halozen:
 HCl , HBr , HI, HF
* Trong các axit của halozen thì HCl, HBr, HI là các axit mạnh. Còn axit HF là axit yếu và có tính chất khác hẳn
a. tính chất hoá học:
- Tính chất chung của axit:
+ Làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ
+ Tác dụng với bazơ tạo muối và nước
+ tác dụng với oxit bazơ tạo muối và nước
+ Tác dụng với các kim loại đứng trước H tạo ra muối và H2
+ Tác dụng với muối tạo muối mới và axit mới
- Tác dụng với các chất có tính oxi hóa:
 4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
HBr + H2SO4(đ) SO2 + Br2 + H2O
- Các halozen mạnh có thể đẩy các halozen yếu hơn ra khỏi dung dịch axit
 F2 + 2HCl HF + Cl2
- Điện phân dung dịch: 
 2HCl H2 + Cl2
* Riêng HF có thể hòa tan thủy tinh
 4HF + SiO2 SiF4(k) + 2H2O
( Dựa vào phản ứng này mà người ta dùng để khắc thuỷ tinh)
b. Điều chế
- Cho các halozen tác dụng với H2 , lấy sản phẩm hòa tan vào nước được dung dịch axit
 H2 + Cl2 2HCl
- Cho các halozen tác dụng với nước
 Cl2 + H2O HCl + HClO
- Phương pháp sunfat ( dùng trong phòng thí nghiệm)
 NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl
 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl
- phi kim mạnh đẩy phi kim yếu hơn ra khỏi dung dịch axit
 Cl2 + 2HBr 2HCl + Br2 
Hoặc: 
 Cl2 + 2H2O + SO2 2HCl + H2SO4
2. Axit sunfuric : H2SO4 
a. Tính chất
* Axit H2SO4 loãng thể hiện tính axit. Là axit mạnh
* Axit H2SO4 đặc có tính oxi hóa
 Ngoài tính chất chung của a xit còn có tính chất riêng
- Tác dụng với phi kim tạo ra khí SO2
 2H2SO4(đ) + C CO2 + SO2 + 2H2O
 2H2SO4(đ) + 3S 3SO2 + 2H2O 
- Tác dụng với kim loại
 + Tác dụng với kim loại yếu, TB ( từ Fe trở đi) giải phóng SO2
 Cu + 2H2SO4(đ) CuSO4 + SO2 + H2O
 + Tác dụng với kim loại mạnh tạo ra: SO2 , S , H2S
 Mg + H2SO4(đ) MgSO4 + H2S + H2O
+ Không tác dụng với Au, Pt
+ H2SO4 đặc nguội không tác dụng với Fe, Al, Cr
b. Sản xuất
Nguyên liệu thường dùng là S hoặc quặng firit (FeS2)
 S + O2 SO2
 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 
V2O5
 2SO2 + O2 2SO3
 SO3 + H2O H2SO4
 - Trên thực tế người ta dùng H2SO4 đặc để hấp thụ SO3 vì nếu dùng nước hấp thụ thì sẽ tạo ra các ôlêum ( H2SO4. nSO3 ) làm giảm hiệu suất phản ứng
3. Axit nitric : HNO3
 Là axit có tính oxi hóa mạnh 
a. Tính chất:
 Ngoài tính chất chung của axit còn có tính chất riêng
+ Tác dụng với phi kim 
 4HNO3 + C 4 NO2 + CO2 + 2H2O
 6HNO3 + S H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
 5HNO3 + 3P + 2H2O 3H3PO4 + 5NO2 
+ Tác dụng với kim loại:
- HNO3 tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt
* HNO3 đặc nguội không phản ứng với : Fe, Al, Cr
* HNO3 đặc tác dụng với kim loại sản phẩm khử là NO2
 4HNO3 + Cu Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
 Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
* HNO3 loãng 
- Tác dụng với các kim loại yếu và TB ( từ Fe trở đi ) sản phẩm khử là NO
 8HNO3 + 3Cu 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
- Tác dụng với kim loại mạnh thì có tối đa 5 sản phẩm khử là: N2O, N2, NO, NO2, NH4NO3
5Mg + 12HNO3 5Mg(NO3)2 + N2 + 6H2O
 4Mg + 10HNO3 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
4Mg + 10HNO3 4 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
 - Au không tác dụng trực tiếp với axit kể cả axit có tính oxi hóa mà chỉ tan trong nước cường toan ( hỗn hợp của HNO3 và HCl)
 Au + 3HCl + HNO3 AuCl3 + NO + 2H2O
b. Điều chế axit HNO3
* Trong công nghiệp
Điều chế HNO3 chia làm 3 giai đoạn:
+ Oxi hóa NH3 thành NO
 4NH3 + 5NO 4NO + 6H2O
+ Oxi hóa NO thành NO2
 2NO + O2 2NO2
+ Chuyển hóa NO2 thành HNO3
 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO
* Trong phòng thí nghiệm
 KNO3 + H2SO4 KHSO4 + HNO3
 NaNO3 + H2SO4 NaHSO4 + HNO3
4. Axit sunfuhiđric : H2S
Thể hiện tính axit yếu
- có đầy đủ tính chất của một axit
 Có tính khử nên tác dụng được với hầu hết các chất có tính oxi hóa
 H2S + H2SO4(đ) 2SO2 + 2H2O
- Tác dụng với muối
 + Chú ý: các muối : CuS , PbS, HgS , Ag2S, là những kết tủa bền vững với axit , do đó:
 H2S + CuSO4 CuS + H2SO4
 CuS + H2SO4 : Không xảy ra phản ứng
+ Muối sunfua của kim loại kiềm thổ và Al2S3 bị thủy phân trong môi trường nước
BaS + 2H2O Ba(OH)2 + H2S
 Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
5. Axit photphoric : H3PO4
Là axit trung bình yếu hơn các axit HCl , H2SO4 , HNO3 ....
- Có đầy đủ tính chất của một axit 
+ Khi tác dụng với kiềm cho 3 muối:
 NaOH + H3PO4 NaH2PO4 + H2O
NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O
3NaOH + H3PO4 2Na3PO4 + 3H2O
B. Một số bài tập minh họa
Bài 1: Hòa tan hoàn toàn oxit FeO trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch A1 và khí B1 
a. Cho khí B1 tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch Br2, dung dịch K2CO3 
b. Cho dung dịch A1 tác dụng với NaOH dư , lọc kết tủa rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi được chất rắn A2. Trộn A2 với bột Al rồi nung ở nhiệt độ cao được hỗn hợp A3 gồm 2 oxit trong đó có một oxit là Fe3O4. Hòa tan A3 trong HNO3 loãng dư thu được khí NO duy nhất. Hãy viết các PTHH xảy ra
Hướng dẫn giải giải
 2FeO + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
Dd A1 : Fe2(SO4)3
 khí B1 : SO2
 a. SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O
 SO2 + NaOH NaHSO3
 SO2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO4
 SO2 + K2CO3 K2SO3 + CO2
 b. Fe2(SO4)3 + 6NaOH 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
 A2 : Fe2O3
 9Fe2O3 + 2Al 6Fe3O4 + Al2O3 
 A3 : Fe3O4, Al2O3
 Al2O3 + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O
 3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Bài 2: Chỉ dùng một thuốc thử để nhận ra các dung dịch riêng biệt sau:
 HCl , HNO3 , H2SO4 , H3PO4 
Hướng dẫn giải:
 Chọn thuốc thử là Ba
- Có khí màu nâu thoát ra khi đun nóng là HNO3
- Có kết tủa là H2SO4 và H3PO4
- Lọc kết tủa cho vào dd HCl , kết tủa nào tan là kết tủa của H3PO4
Bài 3: Cho hỗn hợp gồm FeS2 , Fe3O4 , FeCO3 hòa tan hết trong dung dịch HNO3 đặc nóng thu được dung dịch trong suốt và hỗn hợp 2 khí NO2 và CO2 . Thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch trên thấy xuất hiện kết tủa trắng không tan trong dung dịch axit dư. Giải thích và viết PTHH
Hướng dẫn giải:
 FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O
 Fe3O4 + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
 FeCO3 + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O
 BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
Bài 4: Khi hòa tan cùng một kim loại R vào dung dịch HNO3 loãng và vào dung dịch H2SO4 loãng thì thu được khí NO và H2 có thể tích bằng nhau ( ở cùng điều kiện) Biết rằng khối lượngmuối nitrat thu được bằng 159,21% khối lượng muối sunfat. Xác định R.
Hướng dẫn giải
Một kim loại có hóa trị thay đổi khi tác dụng với HNO3 , H2 H2SO4đặc thường là cho hóa trị cao nhất , và tác dụng với H2SO4 loãng và HCl cho hóa trị thấp nhất 
 3R + 10nHNO3 3R(NO3)n + nNO + H2O
 2R + mH2SO4 R2(SO4)m + mH2 
 - Nếu gọi số mol của R tham gia phản ứng là 1mol thì từ PTHH ta có:
 = n = 1,5m
 ( R + 62n) = 1.5921( 2R + 96m). 0,5
 R + 93n = 1,5921R + 76,4208m
 0,5921R = 16,5792m
 R = 28m
m
1
2
3
 R
 28
56
84
loại
 Fe
loại
 Vậy kim loại cần tìm là Fe
Bài 5: Hòa tan hoàn toàn 10,02 gam hỗn hợp Mg , Al , Al2O3 trong V ml dung dịch HNO3 1M được 6,72 lit khí NO ( ở đktc) và dung dịch A. Cho dung dịch NaOH 2M vào A đến khi khối lượng kết tủa không thay đổi thì hết 610 ml dd NaOH và được 6 gam chất rắn.
 a. Tính số gam mỗi chất trong hỗn hợp đầu và V
 b. Nếu chỉ dùng 500ml dung dịch NaOH 2M thì thu được bao nhiêu gam kết tủa.
Hướng dẫn giải
 a. Đặt x, y, z là số mol Mg , Al , Al2O3
 Ta có: 24x + 27y + 102z = 10,02 (*1)
 Hòa tan trong HNO3 
 3Mg + 8HNO3 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O
 x x x 
Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O 
y 4y y y
Al2O3 + 6HNO3 2Al(NO3)3 + 3H2O
z 6z 2z
 Số mol NO = + y = 0,3 ( *2)
Dung dịch A có: Mg(NO3)2 x mol
 Al(NO3)3 y + 2z mol
 HNO3 dư n - ( x + 4y + 6z) mol ( đặt là a mol) (*3)
Khi cho A tác dụng với dd NaOH
 Số mol NaOH = 0,61 . 2 = 1,22 (mol)
 HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O
 a mol a mol 
 Mg(NO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaNO3 
 xmol 2x mol xmol
 Al(NO3)3 + 3NaOH Al(OH)3 + NaNO3
 ( y + 2z) 3(y+2z) (y + 2z)
 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O 
 ( y+ 2z) (y + 2z) 
 Ta có : a + 2x + 4(y + 2z) = 1,22 (*4)
 Kết tủa còn lại là Mg(OH)2 
 Mg(OH)2 MgO + H2O
 x mol x mol
 x = = 0,15 (mol)
 Thay vào (*2) ta có : y = 0,2 (mol)
Thay x và y vào (*1) ta có: z = 0,01 (mol)
 mMg = 0,15.24 = 3.6(g)
 mAl =27. 0,2 = 5,4 (g)
 mAl2O3 = 102 . 0,01 = 1,02 (g)
 * Tính V
 Thay x, y, z vào (*4) ta được a = 0,04
 Thay vào (*3) ta được số mol HNO3 ban đầu là: n = 1,3 (mol)
 V = 1,3 : 1 = 1,3 (l)
b. n NaOH = 0,5 . 2 = 1 (mol)
Số mol NaOH tác dụng với Mg(NO3)2 và Al(NO3)3 là:
 a+ 2x + 3(y + 2z) = 1( mol)
Vậy Al(OH)3 chưa bị hòa tan nên kết tủa là Mg(OH)2 và Al(OH)3 
 m = (58 . 0,15) + (78 . 0,22) = 25,86 (g)
Bài 6: 100 ml dung dịch X chứa H2SO4 và HCl theo tỉ lệ 1 : 1 . Để trung hòa 100ml dung dịch X cần 400ml dung dịch NaOH 5% ( D = 1,2 g/ ml)
a. Tính nồng độ mol mỗi axit trong X
b. Nếu nồng độ % của NaCl trong dung dịch thu được sau phản ứng là 1,95. Tính nồng độ % mỗi axit trong X
Hướng dẫn giải :
a. 
PTHH: HCl + NaOH NaCl + H2O
 H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O
mNaOH = = 24 (g) nNaOH = 0,6 (mol)
Gọi x là số mol của HCl và H2SO4 ta có : 3x = 0,6 (mol)
 x = 0,2(mol)
 Nồng độ của 2 axit là: 0,2: 0,1 = 1M
b. C% NaCl = = 1,95 
 mdd = 
Mà theo PTHH n NaCl = nHCl = 0,1 . 0,2 = 0,2 (mol)
 mNaCl = 0,2 . 58,5 = 11,7 (g)
 mdd = = 600 (g)
 mddX = mdd – mdd NaOH
 = 600 - 400.1,2 = 120 (g)
C% H2SO4 = 16,33%
C% HCl = 6,08%