Trả lời nhanh
SO3 ra H2SO4 khi cho lưu huỳnh trioxit tác dụng với nước: SO3 + H2O → H2SO4. Đây là phản ứng hóa hợp, xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, rất mạnh và toả nhiều nhiệt. SO3 là oxit axit nên hợp nước tạo axit tương ứng là axit sunfuric, trong đó lưu huỳnh vẫn giữ số oxi hóa +6.
Phương trình hóa học SO3 + H2O
SO3 + H2O → H2SO4
- Loại phản ứng: hóa hợp, không phải oxi hóa – khử vì số oxi hóa của S (+6), O (−2), H (+1) không đổi.
- Điều kiện: nhiệt độ thường, không cần xúc tác.
- Hiện tượng: SO3 tan rất mạnh trong nước, phản ứng toả nhiều nhiệt, làm nước nóng lên, có thể bắn tung và tạo sương (khói) axit trắng. Dung dịch thu được làm quỳ tím hóa đỏ.
- Tỉ lệ mol: 1 mol SO3 phản ứng với 1 mol H2O cho 1 mol H2SO4.
Vì sao SO3 hợp nước được axit?
SO3 là oxit của phi kim ở mức oxi hóa cao nhất, tan trong nước tạo axit nên gọi là oxit axit. Axit tương ứng với SO3 chính là H2SO4, vì chỉ cần cộng thêm một phân tử H2O vào SO3 là đủ 2 nguyên tử H, 1 nguyên tử S và 4 nguyên tử O.
Mẹo nhớ: oxit axit + H2O → axit có cùng số oxi hóa của phi kim. SO3 (S+6) → H2SO4 (S+6); còn SO2 (S+4) → H2SO3 (S+4).
Trong công nghiệp: không dùng nước hấp thụ trực tiếp SO3
Trong phương pháp tiếp xúc, SO2 được oxi hóa thành SO3 rồi mới tạo axit:
- 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 (xúc tác V2O5, khoảng 450–500 °C).
- Hấp thụ SO3 bằng H2SO4 đặc 98%: H2SO4 + nSO3 → H2SO4·nSO3 (oleum).
- Pha loãng oleum bằng lượng nước thích hợp để được axit có nồng độ mong muốn: H2SO4·nSO3 + nH2O → (n+1)H2SO4.
Lý do không dùng nước ngay: phản ứng toả nhiệt rất lớn, nước bị nóng, tạo sương axit khó ngưng tụ, gây ăn mòn thiết bị và thất thoát SO3. Dùng H2SO4 đặc để hấp thụ thì êm hơn và thu được gần như hoàn toàn.
Các phản ứng khác của SO3 (tính chất oxit axit)
- Với oxit bazơ: SO3 + CaO → CaSO4
- Với bazơ: SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O (tạo muối trung hòa khi NaOH dư); SO3 + NaOH → NaHSO4 (khi SO3 dư, tỉ lệ 1 : 1).
Nhận biết dung dịch H2SO4 tạo thành
Dùng dung dịch BaCl2, xuất hiện kết tủa trắng không tan trong axit:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2HCl
Lỗi sai thường gặp
- Viết SO2 + H2O → H2SO4. Sai: SO2 hợp nước thuận nghịch tạo H2SO3 (axit yếu, không bền): SO2 + H2O ⇌ H2SO3.
- Dùng mũi tên thuận nghịch cho SO3 + H2O. Phản ứng này xảy ra hoàn toàn, dùng mũi tên một chiều.
- Pha loãng sai cách. Khi pha axit đặc, luôn rót từ từ axit vào nước và khuấy đều, tuyệt đối không rót nước vào axit đặc.
- Quên tính khối lượng dung dịch. Khi hòa SO3 vào nước, SO3 tham gia phản ứng nên khối lượng dung dịch = mSO3 + mnước.
Bài tập vận dụng có đáp án
Bài 1. Hòa tan hoàn toàn 8 g SO3 vào 92 g nước. Tính nồng độ phần trăm dung dịch thu được.
Giải: n(SO3) = 8 : 80 = 0,1 mol → n(H2SO4) = 0,1 mol → m = 0,1 × 98 = 9,8 g. Khối lượng dung dịch = 8 + 92 = 100 g. Vậy C% = 9,8%.
Bài 2. Cho 40 g SO3 tan hết trong 160 g nước. Tính C% của H2SO4.
Giải: n(SO3) = 40 : 80 = 0,5 mol → m(H2SO4) = 0,5 × 98 = 49 g. Khối lượng dung dịch = 40 + 160 = 200 g. C% = 49 : 200 × 100% = 24,5%.
Bài 3. Hòa tan 33,8 g oleum H2SO4·3SO3 vào nước dư. Tính khối lượng H2SO4 thu được.
Giải: M(oleum) = 98 + 3 × 80 = 338 g/mol → n = 33,8 : 338 = 0,1 mol. Phương trình: H2SO4·3SO3 + 3H2O → 4H2SO4. Suy ra n(H2SO4) = 0,4 mol → m = 0,4 × 98 = 39,2 g.
Tóm tắt cần nhớ
- SO3 + H2O → H2SO4: hóa hợp, một chiều, toả nhiều nhiệt.
- SO3 là oxit axit; S giữ nguyên số oxi hóa +6.
- Công nghiệp hấp thụ SO3 bằng H2SO4 98% tạo oleum rồi mới pha loãng.
- SO2 tạo H2SO3, không tạo H2SO4 khi hợp nước.
Câu hỏi thường gặp
SO3 tác dụng với H2O tạo ra chất gì?
Tạo axit sunfuric H2SO4 theo phương trình SO3 + H2O → H2SO4. Phản ứng xảy ra mạnh ở nhiệt độ thường và toả nhiều nhiệt.
Phản ứng SO3 + H2O có phải phản ứng oxi hóa – khử không?
Không. Số oxi hóa của S (+6), H (+1), O (−2) không thay đổi trước và sau phản ứng, đây là phản ứng hóa hợp.
Vì sao công nghiệp không dùng nước để hấp thụ SO3?
Vì phản ứng toả rất nhiều nhiệt, tạo sương axit khó thu hồi và ăn mòn thiết bị. Người ta hấp thụ SO3 bằng H2SO4 đặc 98% để tạo oleum rồi pha loãng bằng nước.
SO2 có tác dụng với nước tạo H2SO4 không?
Không. SO2 hợp nước thuận nghịch tạo axit sunfurơ H2SO3: SO2 + H2O ⇌ H2SO3.