NaCl + H2SO4 đặc → NaHSO4 + HCl: điều kiện, hiện tượng

Trả lời nhanh

Khi đun nhẹ muối ăn rắn với dung dịch H₂SO₄ đặc, phản ứng tạo natri hiđrosunfat và khí hiđro clorua: NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl↑. Phản ứng xảy ra được vì axit sunfuric khó bay hơi đẩy axit clohiđric dễ bay hơi ra khỏi muối. Đây là cách điều chế HCl trong phòng thí nghiệm.

Phương trình hoá học

Tuỳ nhiệt độ và tỉ lệ chất, phản ứng cho hai sản phẩm muối khác nhau:

Điều kiện	Phương trình	Tỉ lệ mol NaCl : H₂SO₄
Đun nhẹ (khoảng dưới 250 °C)	NaCl(r) + H₂SO₄(đặc) → NaHSO₄ + HCl↑	1 : 1
Nung nóng mạnh (khoảng từ 400 °C)	2NaCl(r) + H₂SO₄(đặc) → Na₂SO₄ + 2HCl↑	2 : 1

Kiểm tra cân bằng phương trình thứ nhất: vế trái có 1 Na, 1 Cl, 2 H, 1 S, 4 O; vế phải cũng đủ 1 Na, 1 Cl (trong HCl), 2 H (1 trong NaHSO₄, 1 trong HCl), 1 S, 4 O. Phương trình thứ hai cũng cân bằng với 2 Na, 2 Cl, 2 H, 1 S, 4 O ở mỗi vế.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: NaCl ở trạng thái tinh thể, axit là H₂SO₄ đặc, đun nóng.
Hiện tượng: có khí không màu, mùi xốc bay ra, gặp hơi ẩm trong không khí tạo “khói” trắng của axit HCl. Khí làm quỳ tím ẩm hoá đỏ.
Nhận biết khí HCl: đưa đũa thuỷ tinh nhúng dung dịch NH₃ đặc lại gần miệng ống, xuất hiện khói trắng NH₄Cl.

Vì sao phản ứng xảy ra?

Đây là phản ứng trao đổi, nhưng chiều thuận lợi nhờ HCl là chất khí thoát khỏi hỗn hợp khi đun nóng, làm cân bằng chuyển dịch hoàn toàn về phía tạo sản phẩm. Nguyên tắc chung: axit có nhiệt độ sôi cao (H₂SO₄ sôi ở khoảng 338 °C) đẩy được axit có nhiệt độ sôi thấp (HCl) ra khỏi muối của nó.

Lưu ý quan trọng: ion Cl^– chỉ có tính khử yếu nên H₂SO₄ đặc không oxi hoá nó thành Cl₂. Điều này khác với NaBr và NaI, nơi H₂SO₄ đặc oxi hoá Br^–, I^– thành Br₂, I₂. Vì thế phản ứng của NaCl không phải phản ứng oxi hoá – khử, số oxi hoá của mọi nguyên tố đều không đổi.

Ứng dụng: điều chế HCl trong phòng thí nghiệm

Cho tinh thể NaCl vào bình cầu, nhỏ từ từ H₂SO₄ đặc qua phễu nhỏ giọt, đun nóng.
Khí HCl sinh ra được dẫn qua ống thuỷ tinh. Có thể thu bằng cách đẩy không khí, úp ngược bình thu, vì HCl nặng hơn không khí (36,5 so với khoảng 29).
Để thu dung dịch axit clohiđric, dẫn khí vào nước qua phễu úp sát mặt nước (tránh nước bị hút ngược vì HCl tan rất nhiều).

Trong công nghiệp, người ta cũng dùng phương pháp sunfat này trước đây, nhưng hiện nay chủ yếu điều chế HCl bằng cách đốt H₂ trong Cl₂ hoặc thu từ quá trình clo hoá hợp chất hữu cơ.

Lỗi sai thường gặp

Dùng dung dịch NaCl hoặc H₂SO₄ loãng: không điều chế được HCl khí, vì HCl tan hết trong nước, không thoát ra.
Viết sản phẩm là Cl₂ hoặc SO₂: sai, vì Cl^– không bị H₂SO₄ đặc oxi hoá.
Quên điều kiện nhiệt độ khi đề hỏi tạo Na₂SO₄: phải nung nóng mạnh và NaCl dư.
Viết “NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + HCl” mà không cân bằng hệ số.

Mẹo nhớ: “Muối rắn + axit đặc, đun lên là HCl bay”. Nhiệt càng cao, muối sinh ra càng “đầy đủ” (Na₂SO₄).

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 5,85 g NaCl rắn tác dụng với lượng dư H₂SO₄ đặc, đun nhẹ. Tính thể tích khí HCl thu được ở điều kiện chuẩn (25 °C, 1 bar; 1 mol khí chiếm 24,79 lít).

Giải: n(NaCl) = 5,85 : 58,5 = 0,1 mol. Theo phương trình NaCl + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HCl, n(HCl) = 0,1 mol, V = 0,1 × 24,79 = 2,479 lít.

Bài 2. Nung 11,7 g NaCl với lượng vừa đủ H₂SO₄ đặc ở nhiệt độ cao, tạo Na₂SO₄. Tính khối lượng Na₂SO₄ thu được.

Giải: n(NaCl) = 11,7 : 58,5 = 0,2 mol. Từ 2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl, n(Na₂SO₄) = 0,1 mol; m = 0,1 × 142 = 14,2 g.

Bài 3. Hấp thụ toàn bộ 0,1 mol HCl ở Bài 1 vào nước để được 100 mL dung dịch (coi thể tích không đổi). Tính pH.

Giải: [H⁺] = 0,1 : 0,1 = 1 M, nên pH = –lg1 = 0.

Tóm tắt

NaCl(r) + H₂SO₄(đặc) → NaHSO₄ + HCl↑ (đun nhẹ).
2NaCl(r) + H₂SO₄(đặc) → Na₂SO₄ + 2HCl↑ (nung mạnh).
Không phải phản ứng oxi hoá – khử; dùng để điều chế HCl trong phòng thí nghiệm.

Câu hỏi thường gặp

NaCl + H2SO4 đặc tạo ra sản phẩm gì?

Khi đun nhẹ tạo NaHSO4 và HCl; khi nung ở nhiệt độ cao với NaCl dư tạo Na2SO4 và 2HCl. Cả hai đều giải phóng khí HCl.

Vì sao phải dùng NaCl rắn và H2SO4 đặc?

Vì HCl phải thoát ra ở dạng khí. Nếu dùng dung dịch loãng, HCl tan trong nước nên không bay ra và phản ứng không xảy ra theo chiều tạo khí.

H2SO4 đặc có oxi hoá Cl- thành Cl2 không?

Không. Ion Cl- có tính khử yếu, H2SO4 đặc không oxi hoá được nó, khác với Br- và I-.

Phản ứng NaCl với H2SO4 đặc có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Không, đây là phản ứng trao đổi ion, số oxi hoá của các nguyên tố không thay đổi.