Phản ứng hóa học Bạc (Ag) + Axit Sunfuric Đặc Nóng (H2SO4)

Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn thông tin chi tiết về phản ứng hóa học giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc nóng (H2SO4). Phản ứng này có nhiều ứng dụng trong hóa học và việc hiểu rõ bản chất của phản ứng sẽ giúp bạn giải các bài tập liên quan một cách hiệu quả.

Phương trình phản ứng giữa Bạc (Ag) và Axit Sunfuric đặc nóng (H2SO4)

Xét về phương trình hóa học, phản ứng giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc nóng (H2SO4) diễn ra như sau:

Ag + 2H2SO4 (đặc, nóng) → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

Trong phương trình này:

Ag: Bạc (chất tham gia phản ứng)
H2SO4 (đặc, nóng): Axit sunfuric đặc nóng (chất tham gia phản ứng)
Ag2SO4: Sulfat bạc (sản phẩm của phản ứng)
SO2: Lưu huỳnh đioxit (sản phẩm của phản ứng)
H2O: Nước (sản phẩm của phản ứng)

Như vậy, về bản chất, phản ứng này là quá trình bạc tác dụng với axit sunfuric đặc nóng để tạo thành sulfat bạc, khí lưu huỳnh đioxit và nước.

Điều kiện xảy ra phản ứng

Phản ứng giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc nóng (H2SO4) cần có điều kiện nhiệt độ cao để xảy ra. Thông thường, phản ứng cần được đun nóng để đạt được tốc độ phản ứng mong muốn.

Hiện tượng quan sát được sau phản ứng

Sau khi phản ứng giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc nóng (H2SO4) xảy ra, bạn sẽ quan sát được các hiện tượng sau:

Bạc (Ag) ở dạng kim loại rắn dần dần tan vào dung dịch axit sunfuric.
Xuất hiện khí không màu, có mùi hắc. Đây chính là khí lưu huỳnh đioxit (SO2) được giải phóng trong quá trình phản ứng.

Xem thêm: Phản ứng hóa học FeCl3 ra FeCl2 - Giải thích chi tiết

Tính chất của axit sunfuric đặc liên quan đến phản ứng

Axit sunfuric đặc nóng (H2SO4) là một axit mạnh có tính oxi hóa mạnh và tính háo nước. Tính chất này đóng vai trò quan trọng trong phản ứng với bạc (Ag).

Tính oxi hóa mạnh: Trong phản ứng, H2SO4 đặc đóng vai trò như chất oxi hóa, nhường electron cho bạc (Ag). Bạc từ trạng thái oxi hóa 0 chuyển lên trạng thái oxi hóa +1 trong hợp chất sulfat bạc (Ag2SO4).
Tính háo nước: Axit sunfuric đặc hút ẩm mạnh từ môi trường xung quanh. Điều này giải thích tại sao trong phương trình phản ứng có sự xuất hiện của nước (H2O) là sản phẩm của quá trình hút ẩm.

Ví dụ bài tập vận dụng liên quan đến phản ứng Ag + H2SO4 đặc nóng

Bài tập 1: Xác định chất rắn nào có thể hòa tan hoàn toàn trong dung dịch axit sunfuric loãng.

A. Hỗn hợp Ag, Ag2O vào dung dịch H2SO4 loãng.

B. Hỗn hợp Cu, Fe, Sn vào dung dịch FeCl3.

C. Hỗn hợp Al, Fe vào dung dịch HNO3 đặc nguội.

D. Hỗn hợp Na, Mg vào H2O.

Giải:

Dung dịch H2SO4 loãng có tính axit mạnh nhưng không có tính oxi hóa mạnh. Do đó, chỉ có kim loại có tính khử yếu hơn hidro mới có thể phản ứng với H2SO4 loãng.

Loại trừ:

A. Ag và Ag2O đều không phản ứng với H2SO4 loãng.
B. Fe và Sn có thể phản ứng với FeCl3.
C. Al và Fe có thể phản ứng với HNO3 đặc nguội.
D. Na và Mg có thể phản ứng với H2O.

Câu trả lời đúng: D. Hỗn hợp Na, Mg vào H2O.

Xem thêm: Phương trình hóa học Zn + H2SO4 loãng - Giải đáp chi tiết

Bài tập 2: Dự đoán thành phần của dung dịch thu được sau khi cho hỗn hợp bột sắt (Fe) và đồng (Cu) vào dung dịch bạc nitrat (AgNO3).

Giải:

Trong dung dịch AgNO3, Fe có tính khử mạnh hơn Cu nên sẽ phản ứng trước với Ag+.

Phản ứng xảy ra:

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag

Sản phẩm thu được là dung dịch chứa Fe(NO3)2 và Ag.

Bài tập 3: Liệt kê các dung dịch có thể hòa tan được đồng (Cu).

A. Dung dịch muối Fe3+.

B. Dung dịch HNO3 loãng.

C. Dung dịch muối Fe2+.

D. Dung dịch hỗn hợp HCl và NaNO3.

Giải:

Đồng (Cu) có tính khử yếu hơn hidro nhưng mạnh hơn Fe2+. Do đó, Cu có thể phản ứng với các dung dịch có chứa ion kim loại có tính oxi hóa mạnh hơn Fe2+, ví dụ như Fe3+ và HNO3.

Câu trả lời đúng: A. Dung dịch muối Fe3+ và B. Dung dịch HNO3 loãng.

Bài tập 4: Tính toán khối lượng bạc (Ag) cần thiết để phản ứng hoàn toàn với một lượng dung dịch axit sunfuric đặc dư, biết thể tích khí lưu huỳnh đioxit (SO2) thu được.

Giải:

Bước 1: Viết phương trình hóa học.

2Ag + 2H2SO4 (đặc, nóng) → Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

Bước 2: Tính số mol SO2.

nSO2 = VSO2 / 22,4 (l/mol)

Bước 3: Theo tỉ lệ mol trong phương trình, tính số mol Ag.

nAg = 2nSO2

Bước 4: Tính khối lượng Ag.

mAg = nAg * MAg

Lưu ý:

VSO2 là thể tích khí SO2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
MAg là khối lượng mol của bạc (Ag).

Bài tập 5: Giải thích hiện tượng quan sát được khi cho một mẩu kẽm (Zn) vào dung dịch axit sunfuric loãng.

Giải:

Khi cho một mẩu kẽm (Zn) vào dung dịch axit sunfuric loãng, bạn sẽ quan sát được các hiện tượng sau:

Mẩu kẽm tan dần, giải phóng khí không màu, có mùi hắc. Đây chính là khí hidro (H2) được giải phóng trong quá trình phản ứng.
Dung dịch chuyển dần sang màu vàng nâu. Đây là màu của ion Fe3+ trong dung dịch.

Xem thêm: Phương trình hóa học Na2SO3 ra SO2 - Giải đáp chi tiết

Giải thích:

Zn có tính khử mạnh hơn hidro nên sẽ phản ứng với H+ trong H2SO4 loãng để giải phóng khí H2.
Zn cũng có thể phản ứng với một phần H2SO4 loãng để tạo thành muối sunfat kẽm (ZnSO4) và nước (H2O).
Một phần H2SO4 loãng còn lại sẽ phản ứng với tạp chất có trong kẽm, thường là sắt (Fe), tạo ra muối sắt (III) sunfat (Fe2(SO4)3) có màu vàng nâu, làm dung dịch chuyển màu.

Bài tập 6: Viết phương trình cân bằng của phản ứng giữa đồng (Cu) với axit sunfuric đặc nóng.

Giải:

Phản ứng giữa đồng (Cu) với axit sunfuric đặc nóng là phản ứng oxi hóa khử. Cu bị oxi hóa lên Cu2+ trong khi S6+ trong H2SO4 đặc bị khử xuống SO2.

Phương trình cân bằng:

Cu + 2H2SO4 (đặc, nóng) → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Giải thích:

Cu được gán số oxi hóa 0 ở trạng thái kim loại, sau phản ứng lên thành +2 trong CuSO4.
S trong H2SO4 đặc có số oxi hóa +6, sau phản ứng giảm xuống +4 trong SO2.
Để đảm bảo sự cân bằng electron trao đổi, cần có 2 mol H2SO4 tham gia phản ứng.

Kết luận

Phản ứng hóa học giữa bạc (Ag) và axit sunfuric đặc nóng (H2SO4) là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng. Bài viết đã cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về phương trình phản ứng, điều kiện xảy ra, hiện tượng quan sát được, tính chất của axit sunfuric đặc liên quan đến phản