Trả lời nhanh
Phương trình: Ba + H2SO4 (loãng) → BaSO4↓ + H2↑. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường: kim loại Ba tan dần, có khí không màu thoát ra và xuất hiện kết tủa trắng BaSO4 không tan trong nước và trong axit. Ba đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy được H khỏi axit.
Phương trình hoá học Ba tác dụng với H2SO4 loãng
Ba + H2SO4 → BaSO4↓ + H2↑
- Điều kiện: nhiệt độ thường, dùng dung dịch H2SO4 loãng.
- Hiện tượng: mẩu Ba tan, sủi bọt khí không màu, không mùi (H2), đồng thời dung dịch đục dần do xuất hiện kết tủa trắng BaSO4.
- Loại phản ứng: thế, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
- Ba0 → Ba+2 + 2e (Ba là chất khử, bị oxi hoá).
- 2H+1 + 2e → H20 (H2SO4 là chất oxi hoá, H+ bị khử).
Số electron cho và nhận đều bằng 2 nên các hệ số đều là 1. Kiểm tra: vế trái có 1 Ba, 2 H, 1 S, 4 O; vế phải có 1 Ba, 2 H, 1 S, 4 O. Phương trình đã cân bằng.
Vì sao lại có kết tủa trắng? Bản chất thật của phản ứng
Ba là kim loại kiềm thổ rất mạnh, phản ứng với nước ngay ở nhiệt độ thường. Trong dung dịch axit loãng, có thể hình dung phản ứng diễn ra theo hai bước:
- Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑
- Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O
Cộng hai bước và rút gọn 2H2O ở hai vế, ta được đúng phương trình tổng ở trên. Muối BaSO4 gần như không tan nên kết tủa ngay, tách khỏi dung dịch. Một lớp BaSO4 bám trên bề mặt Ba còn có thể làm phản ứng chậm lại, nhưng không khiến nó dừng hẳn như Pb với H2SO4 loãng.
Trường hợp H2SO4 đặc
Với H2SO4 đặc, nóng, axit thể hiện tính oxi hoá của gốc SO42− (S+6) chứ không chỉ của H+. Ở chương trình phổ thông thường viết sản phẩm khử là SO2:
Ba + 2H2SO4 (đặc, nóng) → BaSO4↓ + SO2↑ + 2H2O
Kiểm tra electron: Ba cho 2e; S+6 + 2e → S+4. Với kim loại rất mạnh như Ba, thực tế còn có thể tạo S hoặc H2S, nhưng khi đề không nói gì thêm thì chọn SO2.
| Tiêu chí | H2SO4 loãng | H2SO4 đặc, nóng |
|---|---|---|
| Chất oxi hoá | H+ | S+6 |
| Khí thoát ra | H2 (không màu, không mùi) | SO2 (mùi hắc) |
| Kết tủa | BaSO4 trắng | BaSO4 trắng |
| Tỉ lệ mol Ba : axit | 1 : 1 | 1 : 2 |
Lỗi sai thường gặp
- Quên dấu kết tủa: BaSO4 phải ghi mũi tên ↓, H2 ghi mũi tên ↑.
- Nghĩ chỉ có muối tan: nhiều bạn quen “kim loại + axit → muối tan + H2”, nhưng ở đây muối sinh ra không tan.
- Nhầm với Ba + H2O: khi Ba dư so với axit, phần Ba dư vẫn phản ứng tiếp với nước (xem bài tập 3).
- Mẹo nhớ: “Ba gặp sunfat là kết tủa trắng” – mọi phản ứng chứa Ba2+ và SO42− đều cho BaSO4, đây cũng là cách nhận biết gốc sunfat.
Bài tập vận dụng (có đáp án)
Bài 1. Cho 13,7 g Ba vào dung dịch H2SO4 loãng dư. Tính khối lượng kết tủa và thể tích khí H2 (đktc). (Ba = 137; BaSO4 = 233)
Giải: nBa = 13,7 : 137 = 0,1 mol. Theo phương trình, nBaSO4 = nH2 = 0,1 mol. Vậy mBaSO4 = 0,1 × 233 = 23,3 g; VH2 = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.
Bài 2. Hoà tan hoàn toàn 2,74 g Ba bằng lượng dư H2SO4 loãng. Tính khối lượng chất rắn thu được sau khi lọc, làm khô.
Giải: nBa = 2,74 : 137 = 0,02 mol → nBaSO4 = 0,02 mol → m = 0,02 × 233 = 4,66 g.
Bài 3 (nâng cao). Cho 0,08 mol Ba vào dung dịch chứa 0,05 mol H2SO4 loãng. Tính khối lượng kết tủa và thể tích H2 (đktc).
Giải: Ba + H2SO4 → BaSO4 + H2: axit hết sau khi dùng 0,05 mol Ba, thu 0,05 mol BaSO4 và 0,05 mol H2. Ba dư 0,03 mol tác dụng với nước: Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2, thêm 0,03 mol H2. Tổng nH2 = 0,08 mol → V = 0,08 × 22,4 = 1,792 lít. Kết tủa: 0,05 × 233 = 11,65 g. Dung dịch sau phản ứng chứa 0,03 mol Ba(OH)2.
Điểm mấu chốt của bài 3: khí H2 luôn bằng số mol Ba đã phản ứng, bất kể Ba phản ứng với axit hay với nước.
Câu hỏi thường gặp
Ba tác dụng với H2SO4 loãng tạo ra sản phẩm gì?
Tạo kết tủa trắng BaSO4 và khí H2: Ba + H2SO4 → BaSO4↓ + H2↑. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường.
Vì sao BaSO4 là chất kết tủa?
BaSO4 là muối gần như không tan trong nước và không tan trong các axit loãng, nên khi Ba2+ gặp SO4(2−) sẽ tách ra thành kết tủa trắng.
Ba + H2SO4 đặc nóng cho sản phẩm gì?
Theo chương trình phổ thông: Ba + 2H2SO4 (đặc, nóng) → BaSO4↓ + SO2↑ + 2H2O. Khí SO2 có mùi hắc, khác với H2 ở trường hợp axit loãng.
Nếu Ba dư so với H2SO4 thì sao?
Sau khi axit hết, Ba dư phản ứng tiếp với nước tạo Ba(OH)2 và H2. Vì vậy lượng H2 vẫn tính theo toàn bộ số mol Ba.