Tài liệu Chuyên đề: các hợp chất của lưu huỳnh pot

Chuyên đề: Các hợp chất của Lưu Huỳnh Phần 1: Lí thuyết  SO 2 -là khí không màu mùi hắc, độc tan nhiều trong nước. -là một chất rất hoạt động cho được nhiều phản ứng hóa học trong đó số oxh của lưu huỳnh có thế không thay đổi hoặc có thay đổi tăng lên hay giảm xuống. * PƯ không thay đổi số oxh: SO 2 + NaOH → NaHSO 3 SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 SO 2 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O SO 2 + PCl 5 → POCl 3 + SOCl 2 *PƯ có thay đổi số oxh: SO 2 + Cl 2 → SOCl 2 SO 2 + O 2 → SO 3 (xt: V 2 O 5 , 450 0 C) -là một chất khử khá mạnh tuy kém H 2 , HI, H 2 S SO 2 + Br 2 + H 2 O → 2HBr + H 2 SO 4 5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 2H 2 SO 4 SO 2 + 2FeCl 3 + 2H 2 O → 2FeCl 2 + H 2 SO 4 + 2HCl SO 2 + 2H 2 O + Cl 2 → H 2 SO 4 + 2HCl - là một chất oxh, đối với những chất khử mạnh thì SO 2 thể hiện tính oxh. SO 2 + 2H 2 S → 2H 2 O + 2S SO 2 + 6HI → 2H 2 O + H 2 S + I3 2 SO 3 - là chất lỏng hút nước rất mạnh, SO 3 + H 2 0 → H 2 SO 4 - do PƯ trên tỏa nhiều nhiệt làm nước bay hơi, tạo với SO 3 những giọt nhỏ như sương. (H 2 SO 4 bão hòa SO 3 được gọi là oleum) - SO 3 là chất oxh mạnh SO 3 + KI → K 2 SO 3 + I 2 3SO 3 +2NH 3 → 3SO 2 + N 2 + H 2 O AXIT SUNFURƠ H 2 SO 3 - là ax không bền - có tính khử và tính oxh + tính khử: 2H 2 SO 3 + O 2 → 2H 2 SO 4 -khi PƯ với các chất oxh Cl 2 , I 2 , KMnO 4 ,…… H 2 SO 3 thành H 2 SO 4. H 2 SO 3 + I 2 + H 2 O → H 2 SO 4 + 2HI - tính oxh: khi pư với các chất khử mạnh thì H 2 SO 3 bị khử thành S hoặc H 2 S. H 2 SO 3 + 2H 2 S → 3S + 3H 2 O - là một axit trung bình: hằng số điện li K 1 = 2.10 -2 , K 2 = 6.10 -8 AXIT SUNFURIC H 2 SO 4 - ở nhiệt độ thường nó hoàn toàn không bay hơi, nếu nấu nóng thì bắt đầu bay hơi. * H 2 SO 4 loãng thể hiện đầy đủ tính chất của một ax: Tác dụng với kim loại đúng trước hidro trong dãy điện thế của kim loại. Tác dụng với bazo và muối của axit dễ bay hơi Không tác dụng với kim loại yếu và phi kim * H 2 SO 4 đặc hút nước rất mạnh, pư tảo nhiều nhiệt Vậy cần cần thận khi pha loãng ax sunfuric đặc với nước: cho từ từ H 2 SO 4 đặc vào nước chứ không làm ngược lại - thể hiện tính oxh mạnh, do đó oxh được mọi kim loại trừ Au, Pt. Oxh được nhiều phim kim và hợp chất. * tác dụng với kim loại: (trừ Au và Pt) Khi tác dụng với kim loại cho muối mà kim loại có số oxh cao nhất -Đối với kim loại kém hoạt động ( đứng sau H) thì H 2 SO 4 chỉ khử tới SO 2 Cu + 2H 2 SO 4 → CúSO 4 + SO 2 + 2H 2 O -Đối với kim loại hoạt động trung bình và mạnh: 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O -Với kim loại hoạt động hóa học mạnh thì pư xảy ra phức tạp Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 3SO 2 + 2H 2 O 3Zn + 4H 2 SO 4 → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O 4Zn + 5H 2 SO 4 → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O H 2 SO 4 đặc nguội không tác dụng với các kim loại Al,Cr, Fe…(do bị oxh bề mặt taoh một dạng oxit bền với axit ngăn cản không cho pư tiếp) -Tác dụng với phi kim: S + 2H 2 SO 4 → 3SO 2 + 2H 2 O -Tác dụng với bazo và oxit bazo 2FeO + 4H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 4H 2 O Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2H 2 O - Tác dụng với muối BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HCl - Tác dụng với chất hữu cơ Xúc tác cho các pư loại nước C 2 H 5 OH → C 2 H 4 +H 2 O Khi tác dụng với các chất hữu cơ có chứa oxi thì chiếm đoạt các nguyên tố để tạo nước, hóa than các gluxit C 12 H 22 O 11 → 12C + 11H 2 O - tác dụng với các hợp chất có chất khử HBr + H 2 SO 4 → SO 2 + Br 2 + 2H 2 O Phần 2: Bài tập Bài 1: Hoà tan hỗn hợp A gồm Mg, Cu vào một lượng vừa đủ dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được 1,21 lít khí SO 2 và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa C. Nung C đến khối lượng không đổi ta thu được hỗn hợp rắn E. Cho E tác dụng với lượng dư H 2 (nhiệt độ) thì thu được 2,72 gam hỗn hợp rắn F. a) Viếp phương trình phản ứng xảy ra. b) Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. Bài 2: Có 5 lọ chứa riêng từng dung dịch của các chất: H2SO4, HCl, NaCl, NaBr, NaClO. Nêu phương pháp hoá học để phân biệt các dung dịch trên. Bài 3: Có 100 ml dung dịch X chứa H 2 SO 4 và HCl theo tỉ lệ 1:1. Để trung hoà 100ml dung dịch X cần 400ml dung dịch NaOH 5% (d = 1.2g/ml) a) Tính CM của mỗi axit trong dung dịch X. b) Nếu nồng độ % của NaCl trong dung dịch thu được sau phản ứng là 1,95%, hãy tính khối lượng riếng của dung dịch X và nồng độ % của mỗi axit trong dung dịch X. Bài 4: Khi hoà tan H 2 S vào nước để được dung dịch bão hoà thì nồng độ dung dịch gần bằng 0.1 M. dung dịch có chứa 3 tiểu phân (H 2 S, HS - , và S 2- ) mà tỉ lệ của chúng tuỳ thuộc độ axit của dung dịch. Các hằng số của axit của H 2 S là K 1 = 1,0 x 10 -7 và K 2 = 1,3 x 10 -13 a) tính nồng độ sunfua, [S 2- ] trong dung dịch H 2 S 0,1 M với pH = 2,0. b) Một dung dịch chứa các cation Mn +, Co 2+ , và Ag + với nồng độ ban đầu của mỗi ion đều bằng 0.01 M. Ion nào sẽ kết tủa khi bão hoà dung dịch với H 2 S và điều chỉnh pH = 2,0 bằng HCl? Giải thích? Biết T MnS = 2,5 x 10 -10 ; T CoS = 4,0 x 10 -21 ; T Ag2S = 6,3 x 10 -50 Bài 5: Từ 0,1 mol H2SO4 có thể điều chế 0,224 lít ; 1,12 lit; 2,4 lit; 3,36 lit SO2 được không? Nếu được hãy minh học bằng những thí dụ cụ thể. Viết đầy đủ các phương trình phản ứng . (Thể tích khí đo ở DKTC) Bài 6: Một Oleum A chứa 37,869% khối lượng S trong phân tử a) Xác định công thức của A. b) Trộn m1 gam A với m2 gam dung dịch H2SO4 83,3% thu được 200 gam Oleum B có công thức H2SO4.2SO3. Tính m1 và m2 Bài 7: Một oxit của kim loại R khi cho tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thì thu được 2,24 lit khí SO 2 ở điều kiện tiêu chuẩn, cô cạn dung dịch thu được thấy có 120 gam muối khan. a) xác định công thức phân tử oxit trên. b) Lấy một lượng oxit trên hoà tan vừ hết trong dung dịch HCl 2M có một lượng nhỏ khí oxi tan trong dung dịch thì thu được dung dịch muối A. A làm mất màu 100ml dung dịch Brôm 0,25M. Xác định lượng oxit đã bị hoà tan. Bài 8: Trong bình kín dung tích không đổi chứa 35,2x gam O2 và 164x gam SO 2 , có xúc tác V2O5. Lượng khí SO 2 ở 136,5 o C. Đun nóng bình một thời gian, đưa về nhiệt độ ban đầu. Áp suất trung bình la P2. Biết áp suất bình ban đầu là 4,5 atm và hiều suất sau phản ứng là H%. a) Lập biểu thức tính áp suất sau phản ứng P2 và tỉ khối hơi của hỗn hợp sau phản ứng so với không khí theo H b) tính dung tích bình khi x = 0,25 Bài 9: Cho 48 gam Fe2O3 vào m gam dung dịch H 2 SO 4 9,8%, sau phản ứng phần dung dịch thu được có khối lượng 474 gam (dung dịch A) Tính nồng độ % các chất trong dung dịch A và tìm m Đáp án Bài 1: Mg + 2H 2 SO 4  MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Cu + 2H 2 SO 4  CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O MgSO 4 + 2NaOH  Mg(OH) 2 + Na 2 SO 4 CuSO 4 + 2NaOH  Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Mg(OH) 2  MgO + H 2 O Cu(OH) 2  CuO + H 2 O CuO + H 2  Cu + H 2 O Theo giả thiết ta có hệ 40X + 64Y = 2.72 X + Y = 0.05  X = 0,02 Y = 0,03 mMg = 0.48 gam mCu = 1.92 gam Bài 2: Cho vào từng mẫu thử một ít BaCO 3 , chất sủi bọt khí là HCl, chất vừ sủi bọt khí vừa có kết tủa trắng là H 2 SO 4 . BaCO 3 + H 2 SO 4  BaSO 4 + H 2 O + CO 2 BaCO 3 + HCl  BaCl 2 + H 2 O + CO 2 Dùng dung dịch KI nhận ra được NaClO vì NaClO là muối có tính oxi hoá mạnh. NaClO + 2KI + H2O  I 2 + NaCl + 2KOH I 2 làm xanh hồ tinh bột Cho 2 mẫu thử còn lại tác dụng với dung dịch AgNO 3 , chất tạo kết tủa vàng nhạt là NaBr, kết tủa trắng là NaCl. NaCl + AgNO 3  AgCl + NaNO 3 NaBr + AgNO 3  AgBr + NaNO 3 Bài 3: Gọi x là CM H2SO4 , Y là CM HCl  n H2SO4 = 0,1x n HCl = 0,1y  n H = 0,3x n NaOH = = 0.6 mol Phản ứng tring hoà: H + + OH -  H 2 O 3x 3x 3x = 0,6  x = 0,2 [H 2 SO 4 ] = [HCl] = = 2M b) H 2 SO 4 + 2NaOH  Na 2 SO 4 + 2H 2 O HCl + NaOH  NaCl + H 2 O 0,2 0,2 n HCl = 0,1.2 = 0.2 mol C% NaCl = = 1,95 %  m dung dịch sau phản ứng = 600 gam Gọi dx là khối lượng riêng của dung dịch X m dung dịch sau phản ứng = m dd x + m ddNaOH = 600 = (100.dx) + (400.1,2)  dx = 1,2 g/ml m dd x = 1,2 . 100 = 120 g C%H2SO4 = = 16,33% C% HCl = = 6.08% Bài 4: a)pH = 2  [H + ] = 0,01 M Có các cân bằng: H 2 S <==>H + + HS - và HS - <==> H + + S 2- Nồng độ cân bằng: 0,1–(x+y) 0,01 x x 0,01 y Với K 1 = = 10 -7 và K 2 = = 10 -13 Suy ra: y = [S 2- ] = 10 -7 = 1,3 . 10 -17 M b) pH = 2 không thay đổi nên nồng độ S 2- cũng không đổi trong dung dịch bão hoà H 2 S: [Mn 2+ ] . [S 2- ] = 0,01 . 1,3 . 10 -17 = 1,3 . 10 -19 < T MnS = 2,5 .10 -10 Nên không có MnS kết tủa. [Co 2+] .[S 2- ] = 0,01 . 1,3 . 10 -17 = 1,3 . 10 -19 > T CoS = 4 . 10 -21 nên có CoS kết tủa [Ag + ] 2 . [S 2- ] = 0,01 2 . 1,3 . 10 -17 = 1,3 . 10 -21 > T Ag2S = 6,3 . 10 -50 nên có Ag2S kết tủa Bài 5: O,1 mol H2SO4 có thể điều chế được 0,224 lit (0,01 mol). Dùng H2SO4 đặc nóng tác dụng với Fe3O4 2Fe3O4 + 10H2SO4  3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O 0,1 mol H2SO4 có thể điều chế được 1,12 lit (0,05 mol). Dùng H2SO4 đặc nóng tác dụng với Cu Cu + 2H2SO4  CuSO4 + SO2 + 2H2O 0,1 mol H2SO4 có thể điều chế được 2,4 lit (15/14 mol). Dùng H2SO4 đặc nóng tác dụng với FeS2 2FeS2 + 14H2SO4  Fe2(SO4)3 + 15 SO2 + 18H2O 0,1 mol H2SO4 có thể điều chế được 3,36 lit (0,15 mol). Dùng H2SO4 đặc nóng tác dụng với S S + H2SO4  3 SO2 + 2H2O Bài 6: a) Đặt công thức Oleum là H2SO4.nSO3(A) % mS(A) = = 0,37869  n = 3 Vậy A là H2SO4.3SO3 b) theo giả thiết m1 + m2 = 200 (1) khối lượng S trong hỗn hợp các chất đầu sẽ bằng khối lượng của S tron g 200 gam Oleum H2SO4.2SO3 sau, vì vậy ta có phương trình: + = (2)2Giải hệ (1) và (2) ta được m1 = 187,619 gam m2 = 12,381 gam Bài 7: R+x -ye R+n S+6 +2e  S+4 0,2 0,2/y 0,2 0,1 R2(SO4)n có 2R + 96 n = = 1200y  R = 600y – 48n n < 4 nên nếu y nguyên thì R > 400, vô lí vậy y<1 và R có dạng oxit kép R3O4 khí đó y = 1/3, n=3, R=56(Fe) b) Fe3O4 + 8 HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H 2 O 4FeCl2 + 4HCl +O2  FeCl3 + 2H 2 O Trong dung dịch A có FeCl2 nên dung dịch làm mất màu dung dịch Brôm: 6FeCl3 + 3Br2  4FeCl3 + 2FeBR3 nBr2 = 0,1 . 0,25 = 0,025  nFeCl2 = 0,05 mol Ta có: nHCl = 0,425 . 2 = 0,85 mol nFeCl3 = ( 0,85 – 0,05.2 )/3=0,25 mol  nFe3O4 = (0,25 + 0,05) / 3 = 0,01 mol mFe3O4 = 23,2 gam Bài 8: a) nO2bđ = 1,1x nSO2bđ = 2,5x 2SO 2 + O2  2SO 3 Ban đầu 2,5x 1,1x phản ứng 2,2xH 1,1xH 2,2xH sau phản ứng (2,5x – 2,2xH) (1,1x-1,1xH) 2,2xH Sau phản ứng, số mol khí là: N= 2,5x – 2,2xH + 1,1x -1,1xH + 2,2xH = x(3,6 -1,1H) mol Vì đẳng nhiệt và đẳng tích nên: =  P2 = = 1,25(3,6-1,1H) 1 mol hỗn hợp khí sau phản ứng: x(3,6-1,1H) = 1  x= nSO2 = mol nO2 = mol nSO3 = mol Mhh = = dhh/kk= b) PV = nRT  V = nRT/P N = 3,6 -0,25 = 0,9 mol R = 0,082 T = 409,5 o K P = 4,5 atm  V = 6,72 lit Bài 9: a) Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4  Fe2(SO 4 )3 + 3H 2 O Nếu Fe 2 O 3 tan hết thì m = 474 – 48 = 426 gam  nH2SO 4 0,426 mol < 3nFe2O3 = 3.0,3=0,9 mol  Fe 2 O 3 không tan hết và H 2 SO 4 phản ứng hết Gọi nFe2O3 = x mol  nH2SO 4 pư = 3x mol Ta có: mddspư = 160x +98.3x.100/98 = 474  x= 0,15 mol Trong dung dịch A: C%Fe2(SO 4 )3 = 0,15 . 400 .100/474 = 12,66% . Chuyên đề: Các hợp chất của Lưu Huỳnh Phần 1: Lí thuyết  SO 2 -là khí không màu mùi hắc, độc tan nhiều trong nước. -là một chất rất hoạt. mỗi chất trong hỗn hợp A. Bài 2: Có 5 lọ chứa riêng từng dung dịch của các chất: H2SO4, HCl, NaCl, NaBr, NaClO. Nêu phương pháp hoá học để phân biệt các