Chuyên đề: Các hợp chất của Lưu Huỳnh Phần 1: Lí thuyết SO2 -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
Trang 1Chuyên đề: Các hợp chất
của Lưu Huỳnh Phần 1: Lí thuyết
SO2
-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:
SO2 + NaOH NaHSO3 SO2 + H2O H2SO3
SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O SO2 + PCl5 POCl3 + SOCl2
*PƯ có thay đổi số oxh:
SO2 + Cl2 SOCl2
SO2 + O2 SO3 (xt: V2O5, 4500C)
-là một chất khử khá mạnh tuy kém H2, HI, H2S
SO2 + Br2 + H2O 2HBr + H2SO4
5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
SO2+ 2FeCl3+ 2H2O 2FeCl2+ H2SO4 + 2HCl
SO2 + 2H2O + Cl2 H2SO4 + 2HCl
- là một chất oxh, đối với những chất khử mạnh thì SO2 thể hiện tính oxh
SO2 + 2H2S 2H2O + 2S
SO2 + 6HI 2H2O + H2S + I32
SO3
- là chất lỏng hút nước rất mạnh,
SO3 + H20 H2SO4
- do PƯ trên tỏa nhiều nhiệt làm nước bay hơi, tạo với SO3 những giọt nhỏ như sương (H2SO4bão hòa SO3 được gọi là oleum)
- SO3 là chất oxh mạnh
SO3 + KI K2SO3 + I2
3SO3 +2NH3 3SO2 + N2 + H2O
AXIT SUNFURƠ H2SO3
- là ax không bền
- có tính khử và tính oxh
+ tính khử: 2H2SO3 + O2 2H2SO4
-khi PƯ với các chất oxh Cl2, I2, KMnO4,…… H2SO3 thành H2SO4.
H2SO3 + I2 + H2O H2SO4 + 2HI
- tính oxh: khi pư với các chất khử mạnh thì H2SO3 bị khử thành S hoặc H2S
H2SO3 + 2H2S 3S + 3H2O
- là một axit trung bình: hằng số điện li K1= 2.10-2, K2= 6.10-8
Trang 2AXIT SUNFURIC H2SO4
- 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 H2SO4 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 H2SO4 chỉ khử tới SO2
Cu + 2H2SO4 CúSO4 + SO2+ 2H2O
-Đối với kim loại hoạt động trung bình và mạnh:
2Fe + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O
-Với kim loại hoạt động hóa học mạnh thì pư xảy ra phức tạp
Zn + 2H2SO4 ZnSO4 + 3SO2+ 2H2O
3Zn + 4H2SO4 3ZnSO4 + S + 4H2O
4Zn + 5H2SO4 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
H2SO4 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 + 2H2SO4 3SO2+ 2H2O
-Tác dụng với bazo và oxit bazo
2FeO + 4H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2+ 4H2O
Ba(OH)2+ H2SO4 BaSO4+ 2H2O
- Tác dụng với muối
BaCl2+ H2SO4 BaSO4+ 2HCl
- Tác dụng với chất hữu cơ
Xúc tác cho các pư loại nước
C2H5OH C2H4 +H2O
Khi tác dụng với các chất hữu cơ có chứa oxi thì chiếm đoạt các nguyên tố để tạo nước, hóa than các gluxit
C12H22O11 12C + 11H2O
- tác dụng với các hợp chất có chất khử
HBr + H2SO4 SO2 + Br2 + 2H2O
Trang 3Phần 2: Bài tập
Bài 1: Hoà tan hỗn hợp A gồm Mg, Cu vào một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 1,21 lít khí SO2 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 H2 (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 H2SO4 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 H2S 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 (H2S, HS-, và S2-) mà tỉ lệ của chúng tuỳ thuộc
độ axit của dung dịch Các hằng số của axit của H2S là K1 = 1,0 x 10 -7 và K2 = 1,3 x 10 -13
a) tính nồng độ sunfua, [S2-] trong dung dịch H2S 0,1 M với pH = 2,0
b) Một dung dịch chứa các cation Mn+, Co2+, 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 H2S và điều chỉnh pH = 2,0 bằng HCl? Giải thích?
Biết TMnS = 2,5 x 10 -10; TCoS = 4,0 x 10 -21; TAg2S = 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 H2SO4 đặc nóng thì thu được 2,24 lit khí SO2 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 SO2, có xúc tác V2O5 Lượng khí SO2 ở 136,5oC 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
Trang 4Bài 9: Cho 48 gam Fe2O3 vào m gam dung dịch H2SO4 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
Trang 5Đáp án
Bài 1:
Mg + 2H2SO4 MgSO4 + SO2 + 2H2O
Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O
MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2 + Na2SO4
CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4
Mg(OH)2 MgO + H2O
Cu(OH)2 CuO + H2O
CuO + H2 Cu + H2O
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 BaCO3, chất sủi bọt khí là HCl, chất vừ sủi bọt khí vừa có kết tủa trắng là H2SO4
BaCO3 + H2SO4 BaSO4 + H2O + CO2
BaCO3 + HCl BaCl2 + H2O + CO2
Dùng dung dịch KI nhận ra được NaClO vì NaClO là muối có tính oxi hoá mạnh
NaClO + 2KI + H2O I2 + NaCl + 2KOH
I2 làm xanh hồ tinh bột
Cho 2 mẫu thử còn lại tác dụng với dung dịch AgNO3, chất tạo kết tủa vàng nhạt là NaBr, kết tủa trắng là NaCl
NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3
NaBr + AgNO3 AgBr + NaNO3
Bài 3: Gọi x là CMH2SO4, Y là CMHCl
nH2SO4 = 0,1x
nHCl = 0,1y
nH = 0,3x
nNaOH = = 0.6 mol
Phản ứng tring hoà: H+ + OH- H2O
3x 3x
3x = 0,6 x = 0,2
[H2SO4] = [HCl] = = 2M
b) H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
HCl + NaOH NaCl + H2O
0,2 0,2
nHCl = 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 = mdd x + mddNaOH = 600 = (100.dx) + (400.1,2)
dx = 1,2 g/ml
m dd x = 1,2 100 = 120 g
Trang 6C%H2SO4 = = 16,33%
C% HCl = = 6.08%
Bài 4:
a)pH = 2 [H+] = 0,01 M
Có các cân bằng:
H2S <==>H+ + HS- và HS- <==> H+ + S
2-Nồng độ cân bằng: 0,1–(x+y) 0,01 x x 0,01 y
Với K1 = = 10 -7 và K2 = = 10 -13
Suy ra: y = [S2-] = 10 -7 = 1,3 10 -17M
b) pH = 2 không thay đổi nên nồng độ S2- cũng không đổi trong dung dịch bão hoà H2S: [Mn2+] [S2-] = 0,01 1,3 10 -17 = 1,3 10 -19 < TMnS = 2,5 10 -10
Nên không có MnS kết tủa
[Co2+].[S2-] = 0,01 1,3 10-17 = 1,3 10-19 > TCoS = 4 10-21 nên có CoS kết tủa
[Ag+]2 [S2-] = 0,012 1,3 10 -17= 1,3 10-21 > TAg2S = 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 + 4H2O
4FeCl2 + 4HCl +O2 FeCl3 + 2H2O
Trong dung dịch A có FeCl2 nên dung dịch làm mất màu dung dịch Brôm:
6FeCl3 + 3Br2 4FeCl3 + 2FeBR3
Trang 7nBr2 = 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
2SO2 + O2 2SO3
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 = 409,5o K
P = 4,5 atm
V = 6,72 lit
Bài 9:
a) Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O
Nếu Fe2O3 tan hết thì m = 474 – 48 = 426 gam
nH2SO4 0,426 mol < 3nFe2O3 = 3.0,3=0,9 mol
Fe2O3 không tan hết và H2SO4 phản ứng hết
Gọi nFe2O3 = x mol nH2SO4pư = 3x mol
Ta có: mddspư = 160x +98.3x.100/98 = 474
x= 0,15 mol
Trong dung dịch A: C%Fe2(SO4)3 = 0,15 400 100/474 = 12,66%