Oxi – Lưu huỳnh

Thứ năm - 17/06/2021 21:50

A. Tóm Tắt lý thuyết:
Nhóm VIA gồm oxi (O), lưu huỳnh (S), selen (Se) và telu (Te). Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2np4, thiếu hai electron nữa là bão hòa. Oxi và lưu huỳnh đều thể hiện tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ oxi đến telu. Trong nhóm VIA hai nguyên tố oxi và lưu huỳnh có nhiều ứng dụng nhất trong công nghiệp và đời sống con người.

I- Oxi – ozon:
1- Tác dụng với kim loại oxit
2Mg + O₂ ® 2MgO
3Fe + 2O₂ _{không khí}

  Fe₃O₄
                                    2Cu + O₂             ® 2CuO
2- Tác dụng với phi kim oxit
- Tác dụng với hidro:
                                    2H₂ + O₂ ® 2H₂O
- Tác dụng với cacbon:
                                    C + O₂ ® CO₂
2C + O₂ ® 2CO
- Tác dụng với lưu huỳnh:
                                    S + O₂ ® SO₂
3- Tác dụng với hợp chất:
                                    2H₂S + 3O₂ ® 2SO₂ + 2H₂O
                                    2CO + O₂ ® 2CO₂
4- Điều chế oxi trong PTN:
            Nhiệt phân các hợp chất giàu oxi và kém bền nhiệt

5. Ozon: Tính oxihoâ mạnh
- Tác dụng với dung dịch KI:
O₃ + 2KI + H₂O ® O₂ + 2KOH + I₂
I₂ tạo thành làm xanh hồ tinh bột, phản ứng trên dùng nhận biết O₃.

II- Lưu huỳnh và hợp chất:
1- Tác dụng với kim loại ® muối sunfua

Đối với riêng thủy ngân, phản ứng có thể xảy ra ngay ở nhiệt độ phòng: Hg + S ® HgS.
Vì vậy, người ta có thể dùng bột lưu huỳnh để xử lý thủy ngân rơi vãi.
2- Tác dụng với phi kim

III. Hiđrosunfua:
1- Tính axit yếu:
- Tác dụng với dung dịch kiềm:
H₂S + 2NaOH ® Na₂S + 2H₂O
H₂S + NaOH ® NaHS + H₂O
- Tác dụng với dung dịch muối (phản ứng nhận biết khí H₂S)
H₂S + Pb(NO₃)₂ ® PbS

_đen + 2HNO₃
H₂S + Cu(NO₃)₂ ® CuS

_đen+ 2HNO₃
2- Tính khử mạnh

3- Điều chế
FeS + 2HCl ® FeCl₂ + H₂S

ZnS + H₂SO_{4 loãng} ® ZnSO₄ + H₂S

IV- Lưu huỳnh đioxit (khí sunfurơ)
1- Tính oxit axit
- Tác dụng với nước

axit sunfurơ:
SO₂ + H₂O ® H₂SO₃
- Tác dụng với dung dịch bazơ

Muối + H₂O:
SO₂ + 2NaOH ® Na₂SO₃ + H₂O
SO₂ + NaOH ® NaHSO₃

V. Lưu huỳnh trioxit:
1- Tính oxit axit:
- Tác dụng với nước axit sunfuric:
                                    SO₂ + H₂O ® H₂SO₄
- Tác dụng với dung dịch bazơ Muối + H₂O:
                                    SO₃ + 2NaOH ® Na₂SO₄ + H₂O
                                    SO₃ + NaOH ® NaHSO₄
- Tác dụng với oxit bazơ tan muối sunfat
                                    Na₂O + SO₃ ® Na₂SO₄
BaO + SO₃ ® BaSO₄

VI. Axit Sunfuric:
a- Dung dịch H₂SO₄ loãng (thể hiện tính axit mạnh)

b- Dung dịch H₂SO₄ đặc:

1- Tính axit mạnh
1- Tính axit mạnh
- Tác dụng với hidroxit (tan và không tan)

Muối + H₂O
H₂SO_{4 đặc} + NaOH ® Na₂SO₄ + H₂O
H₂SO_{4 đặc} + Mg(OH)₂ ® MgSO₄ + H₂O
- Tác dụng với oxit bazơ

Muối + H₂O
Al₂O₃ + 3H₂SO_{4 đặc} ® Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
CuO + H₂SO_{4 đặc} ® CuSO₄ + H₂O
- Đẩy các axit dễ bay hơi ra khỏi muối

- Tác dụng với hợp chất có tính khử (ở trạng thái oxi hoá thấp)
                                    2FeO + 4H₂SO₄ _đặc ® Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O
                                    2FeCO₃ + 4H₂SO₄ _đặc ®   Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O
                                    2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ _đặc ®   3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O
                                    2FeSO₄ + 2H₂SO₄ _đặc ®   Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2H₂O
c- Điều chế H₂SO₄
Sơ đồ điều chế:
                                    Quặng prit sắt FeS₂ hoặc S

SO₂

SO₃

H₂SO₄.
d. Nhận biết: Gốc SO₄^2- được nhận biết bằng ion Ba²⁺, vì tạo kết tủa trắng BaSO₄ không tan trong các axit HNO₃, HCl.
1. Từ 800 tấn quặng pirit sắt (FeS₂) chứa 25% tạp chất không cháy, có thể sản xuất được bao nhiêu m³ dung dịch H₂SO₄ 93% (d = 1,83) ? Giả thiết tỉ lệ hao hụt là 5%.
Giải
Phản ứng đốt cháy pirit sắt:      4 FeS₂ + 11 O₂ ® 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂
                                     4 mol (4.120g)                         8 mol
Các phản ứng chuyển SO2 thành H₂SO₄:            2 SO₂ + O₂ ® 2 SO₃SO₃ + H₂O ® H₂SO₄
Lượng FeS có trong 800 tấn quặng: 800 - (800 ´ 0,25) = 600 (tấn)

2. Oleum là gì ? Có hiện tượng gì xẩy ra khi pha loãng oleum ? Công thức của oleum là H₂SO₄.nSO₃. Hãy viết công thức của axit có trong oleum ứng với giá trị n = 1.
Giải
a) Oleum là sản phẩm của phản ứng khi cho SO₃ tan trong H₂SO₄ 100%:
H₂SO₄ + nSO₃ đ H₂SO₄ . nSO₃.
Khi hoà tan oleum trong nước có hiện tượng phát nhiệt mạnh.
b) H₂SO₄ . nSO₃ khi n = 1 có axit H₂S₂O₇ .
3. Làm thế nào để nhận biết từng khí H₂, H₂S, CO₂, CO trong hỗn hợp của chúng bằng phương pháp hoá học
Giải
Cho hỗn hợp khí sục từ từ qua dung dịch Pb(NO3)2 hoặc Cu(NO₃)₂ dư: H₂S + Pb(NO₃)₂ ® PbS ¯ + HNO₃
hỗn hợp khí còn lại cho qua nước vôi trong dư: CO₂ + Ca(OH)₂ ® CaCO₃¯ + H₂O
Khí còn lại (gồm H₂, CO và có lẫn hơi H₂O) cho qua H₂SO₄ đặc (hoặc P₂O₅) để loại hết hơi H₂O. Đốt cháy hỗn hợp khí H₂ và CO, làm lạnh để hơi nước ngưng tụ và lại cho CO₂ tạo thành qua nước vôi trong.
2CO + O₂ ® 2CO₂2H₂ + O₂ ® 2H₂O
4. Tính lượng FeS₂ cần dùng để điều chế một lượng SO₃ đủ để tan vào 100g H₂SO₄ 91% thành oleum chứa 12,5% SO₃. Giả thiết các phản ứng được thực hiện hoàn toàn.
Giải

Trong 100g H₂SO₄ 91% có 91g H₂SO₄ và (100 - 91)g H₂O, tức là 0,5 mol H₂O. Để chuyển 100g H₂SO₄ 91% thành H₂SO₄ 100% cần dùng 0,5 mol SO₃, tức là 80 ´ 0,5 = 40g SO₃ và lượng H₂SO₄ 100% được tạo thành là 100 + 40 = 140g
Oleum là dung dịch SO₃ trong axit sunfuric khan (100%). Trong oleum 12,5% có 12,5% SO₃ và 87,5% H₂SO₄. Vậy lượng SO₃ cần dùng để hoà tan vào 140g H₂SO₄ thành oleum 12,5% là:

5. Cho ba khí A', B', C'. Đốt cháy 1V khí A' tạo ra 1V khí B' và 2V khí C'. Phân tử A' không chứa oxi. Khí C' là sản phẩm khi đun nóng lưu huỳnh với H₂SO₄ đặc. Khí B' là oxit trong đó khối lượng oxi gấp 2,67 lần khối lượng của nguyên tố tạo oxit.
Viết các phương trình phản ứng khi :
- Đốt cháy hỗn hợp ba khí trên trong không khí.
- Đốt cháy hoàn toàn A' và cho sản phẩm qua dung dịch NaOH, H₂SO₄ đặc nóng, HNO₃ đặc nóng.
- Cho B', C' từng khí qua dung dịch Na₂CO₃ (biết rằng axit tương ứng của SO₂ mạnh hơn axit tương ứng của CO₂).
Giải

Đặt B' là oxit có dạng X₂O_m trong đó 16m = 2,67 . 2x đ x = 3m . X₂O_m là chất khí nên nó là oxit phi kim.
Ta có: 16m = 2,67 . 2x x = 3m
Khi m = 1,2 ....8 thì x = 3,6...24, trong đó chỉ có giá trị m = 4, x = 12 là phù hợp với khối lợng nguyên tử của C. Vậy B' là CO₂ .

b) Sản phẩm đốt cháy A' là CO₂ và SO₂.
Với NaOH:                  CO₂ + NaOH ® NaHCO₃                                            CO₂ + 2NaOH ® Na₂CO₃ + H₂O
                                                SO₂ + NaOH ® NaHSO₃                       SO₂ + 2NaOH ® Na₂SO₃ + H₂O
Với H2SO4 đặc nóng:    CO₂ + H₂SO₄ đ không phản ứng.        SO₂ + H₂SO₄ đ không phản ứng.

6. Hai bình kín A, B đều có dung tích không đổi 9,96 lít chứa không khí (21% oxi và 79% nitơ về thể tích) ở 27,3⁰C và 752,4 mmHg. Cho vào cả 2 bình những lượng như nhau hỗn hợp ZnS và FeS₂. Trong bình B còn thêm một ít bột lưu huỳnh (không dư). Sau khi nung bình để đốt cháy hết hỗn hợp sunfua và lưu huỳnh, đưa nhiệt độ bình về 136,5⁰C, lúc đó trong bình A áp suất là p_A và oxi chiếm 3,68% thể tích, trong bình B áp suất là p_B và nitơ chiếm 83,16% thể tích.
      1. Tính % thể tích các khí trong bình A.
      2. Nếu lượng lưu huỳnh trong bình B thay đổi thì % thể tích các khí trong bình B thay đổi như thế nào ?
      3. áp suất p_A và p_B.
      4. Tính khối lượng hỗn hợp ZnS và FeS₂ đã cho vào trong mỗi bình.Cho: O = 16, S = 32, Zn = 65, Fe = 56.

Giải

1. Theo (3) cứ 1mol O₂ (k) mất đi lại sinh ra 1mol SO₂ (k), nghĩa là tổng số mol khí trong hai bình như nhau, do đó %V của N₂ trong 2 bình như nhau = 83,16% và % SO₂ = 100% - 83,16% - 3,68% = 13,16%.
2. Do tổng số mol khí không đổi, nên % N₂ luôn bằng 83,16%, còn tuỳ thuộc vào lượng S mà %O₂ hoặc bằng trong bình A (nếu không có S) hoặc hết (nếu nhiều S), tức 0% ≤ %O₂ ≤ 3,68%, còn % SO₂ thì hoặc bằng trong bình A (nếu không có S) hoặc thêm SO₂ do đốt S; tức là: 13,16% ≤ % SO₂ ≤ 13,16 + 3,68 = 16,84%.
3. Thể tích và nhiệt độ như nhau, tổng số mol bằng nhau, nên P_A = P_B.
Gọi tổng số mol không khí ban đầu là n₀, có: