Hóa tính của lưu huỳnh. a. Hiện tượng quan sát Đốt cháy sợi dây Mg thì dây Mg nóng đỏ, khi cho hỗn hợp bột Fe và S vào đốt cùng dây Mg thì cho ngọn lửa màu xanh và dần chuyển sang màu xanh nhạt. Nhỏ lên hỗn hợp sau phản ứng vài giọt HCl loãng thì có khí mùi trứng thối bay lên. b. Phương trình phản ứng 2 Mg + O2 → 2 MgO Fe + S → FeS FeS + 2 HCl → H2S ↑ + FeCl2 c. Giải thích Mg bị oxi hóa trong không khí, đốt cháy hỗn hợp bột Fe và S trong không khí, S có tính oxi hóa mạnh nên khi đốt cháy cho ngọn lửa màu xanh. Khi giọt HCl loãng lên hỗn hợp sau phản ứng thì muối FeS tan trong axit HCl tạo khí H2S có mùi trứng thối.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC
- -Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HOÀI NHI NGÀY 01/11/2014
Nhóm: 1
BÀI THỰC HÀNH SỐ 5:
LƯU HUỲNH – HIDRO SULFUA 1.Thí nghiệm 1: Hóa tính của lưu huỳnh.
a Hiện tượng quan sát
Đốt cháy sợi dây Mg thì dây Mg nóng đỏ, khi cho hỗn hợp bột Fe và S vào đốt cùng dây Mg thì cho ngọn lửa màu xanh và dần chuyển sang màu xanh nhạt Nhỏ lên hỗn hợp sau phản ứng vài giọt HCl loãng thì có khí mùi trứng thối bay lên
b Phương trình phản ứng
2 Mg + O2 2 MgO
Fe + S FeS
FeS + 2 HCl H2S + FeCl2
c Giải thích
Mg bị oxi hóa trong không khí, đốt cháy hỗn hợp bột Fe và S trong không khí, S có tính oxi hóa mạnh nên khi đốt cháy cho ngọn lửa màu xanh Khi giọt HCl loãng lên hỗn hợp sau phản ứng thì muối FeS tan trong axit HCl tạo khí
H2S có mùi trứng thối
2 Thí nghiệm 2: Hóa tính của lưu huỳnh.
a Hiện tượng quan sát
Cho dung dịch HNO3 đậm đặc vào ống nghiệm chứa bột lưu huỳnh thì lưu huỳnh tan ít, dung dịch có màu vàng nhạt Đun sôi dung dịch thì có khí không màu thoát ra, lưu huỳnh lắng xuống đáy ống nghiệm, dung dịch trong suốt
Trang 2Khi thêm dung dịch BaCl2 vào dung dịch đã pha loãng thì lưu huỳnh tan nhiều hơn so với ban đầu, dung dịch trong suốt và có kết tủa trắng lắng xuống đáy ống nghiệm
b Phương trình phản ứng
S + 6 HNO3 H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2 HCl
Ba2+ + SO42- BaSO4
c Giải thích
Mức oxi hóa trung gian S0 thể hiện tính khử rất mạnh, trong môi trường HNO3 đặc nóng nó thể hiện tính oxi hóa mạnh, S khử N+5 về N+4 Khí thoát ra là khí NO2 có màu vàng đặc trưng
S SO42- + 6e
N+5 + e NO2
Phản ứng tạo axit H2SO4 nên khi thêm BaCl2 vào thì xảy ra phản ứng trao đổi giữa ion SO42- và ion Ba2+ tạo kết tủa trắng dưới đáy ống nghiệm
3 Thí nghiệm 3: Hóa tính của lưu huỳnh.
a Hiện tượng quan sát
Ban đầu cho dung dịch H2SO4 đậm đặc vào ống nghiệm chứa bột S thì dung dịch trong suốt, bột S lắng xuống dưới Đun nóng ống nghiệm thì lưu huỳnh trở nên trong suốt giống hạt keo, dung dịch chuyển dần từ màu vàng sang màu cam
và sang màu hồng đỏ, có khí bay lên, bọt khí bám trên bề mặt bột S Khí thoát ra làm mất màu dung dịch fuchsin
b Phương trình phản ứng
2 H2SO4 + S 3 SO2 + 2 H2O
c Giải thích
Trong môi trường axit đặc nóng thể hiện tính oxi hóa mạnh, S thể hiện tính khử mạnh nên xảy ra phản ứng oxi hóa – khử:
S0 S+4/SO2 + 4e
Trang 3Dựa vào thế điện cực tiêu chuẩn:
SO42- + 4 H+ + 2e SO2 + 2 H2O E1 = 0,17V
Vì E2 > E1 nên phản ứng xảy ra theo chiều: SO42- + S SO2 + H2O
Khí sinh ra chính là khí SO2 nó có tính khử mạnh nên làm mất màu dung dịch fuchsin
Lưu huỳnh là nguyên tố hoạt động hóa học vừa thể hiện tính khử mạnh vừa thể hiện tính oxi hóa mạnh
4 Thí nghiệm 4: Điều chế Hidro Sunfua.
a Hiện tượng quan sát
Khi cho dung dịch HCl chảy xuống bình chứa FeS thì dung dịch chuyển sang màu vàng, sủi bọt khí, khí không màu thoát ra có mùi trứng thối Đốt khí này hơ mảnh giấy quỳ xanh tẩm nước trên ngọn lửa thì giấy quỳ chuyển sang màu đỏ
Chà đáy chén sứ trên ngọn lửa thì ở đáy chén có lớp chất rắn màu vàng nhạt bám vào
b Phương trình phản ứng
HCl + FeS H2S + FeCl2
2 H2S + 3 O2 2 SO2 + 2 H2O
2 SO2 + O2 2 SO3
SO2 + H2O H2SO3
SO3 + H2O H2SO4
2 H2S + O2 2 S + 2 H2O
c Giải thích
Ta có tích số tan TFeS = 3,7.10-19, hằng số axit Ka (S2-) = 10-14, vì T < Ka nên muối FeS tan trong axit HCl tạo khí H2S có mùi trứng thối Khí H2S chỉ thể hiện tính khử mạnh nên khi đốt khí thì S bị oxi hóa lên các mức oxi hóa cao hơn: S0,
S+4
Trang 4Trong môi trường đủ oxi thì: S-2 S+4/SO2 Sau đó khí SO2 tiếp tục bị oxi hóa lên khí SO3 Hỗn hợp khí SO2, SO3 sinh ra tan trong nước tạo 2 axit H2SO4 và
H2SO3 nhưng axit H2SO3 là axit yếu, axit H2SO4 là axit mạnh làm giấy quỳ xanh đổi màu chuyển sang màu đỏ
Khi chà đáy chén sứ trên ngọn lửa đèn cồn thì H2S cháy trong môi trường thiếu oxi nên S-2 bị oxi hóa lên S0 giải phóng lưu huỳnh tự do Lớp chất rắn màu vàng nhạt bám vào đáy chén chính là S sinh ra
5 Thí nghiệm 5: Tính chất của Hidro Sunfua.
a Hiện tượng quan sát
Sục khí H2S vào lọ thủy tinh chứa nước cất rồi cho giấy chỉ thị pH vào thì giấy chỉ thị chuyển sang màu đỏ và dung dịch có mùi trứng thối
b Phương trình phản ứng
H2S(k) + H2O H2S(dd)
H2S + H2S H3O+ + HS
-HS- + H2O H3O+ + S
2-c Giải thích
Sục khí H2S thì bị hòa tan tạo thành dung dịch axit sunfuhidrit, H2S là một axit 2 nấc và rất yếu, hơi yếu hơn axit cacbonic, bị thủy phân cho môi trường axit nên làm giấy chỉ thị chuyển sang màu đỏ Khí H2S tan trong nước nên dung dịch có mùi trứng thối
6 Thí nghiệm 6: Tính chất của Hidro Sunfua.
a Hiện tượng quan sát
Ống 1: dung dịch H2SO4 đậm đặc + nước H2S: dung dịch vẫn đục
Ống 2: dung dịch KMnO4 + nước H2S: mất màu tím của KMnO4 và chuyển sang màu nâu đỏ
Ống 3: dung dịch K2Cr2O7 + nước H2S: dung dịch chuyển từ màu cam sang màu vàng
Ống 4: dung dịch FeCl3 + nước H2S: màu vàng chanh của dung dịch FeCl3
nhạt hơn ban đầu
Trang 5b Phương trình phản ứng
3 H2S + H2SO4 4 S + 4 H2O
5 H2S + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 K2SO4 + 2 MnSO4 + 5 S + 8 H2O
H2S + 2 FeCl3 2 FeCl2 + 2 HCl + S
H2S + 4 Br2 + 4 H2O 8 HBr + H2SO4
K2Cr2O7 + 4 H2SO4 + 3 H2S K2SO4 + 3 S + Cr2(SO4)3 + 7 H2O
c Giải thích
Dung dịch axit H2S có tính khử rất mạnh nên nó khử các ion có mức oxi hóa cao S+6, Mn+7, Fe+3, Br0 về các mức oxi hóa thấp hơn, giải phóng lưu huỳnh tự do
Ống 1: S+6 + 6e S0 vì tạo ra S nên dung dịch bị vẫn đục
Ống 2: MnO4- + 8 H+ + 5e Mn2+ + 4 H2O
S-2 S+4 + 6e Ống 3: Fe+3 + e Fe+2
S-2 S0 + 2e vì tạo ra muối sắt (II) nên dung dịch có màu vàng
Ống 4: Br2 + 2e 2 Br
-S-2 S0 + 2e
7 Thí nghiệm 7: Các Sunfua kim loại.
a Hiện tượng quan sát
Ống 1: muối Fe2+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là dung dịch mà đen, lớp dưới là kết tủa màu đen
Ống 2: muối Fe3+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là kết tủa màu đen, lớp dưới là dung dịch màu đen
Ống 3: muối Mn2+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là dung dịch trong suốt, lớp dưới là kết tủa màu nâu
Ống 4: muối Zn2+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là dung dịch trong suốt, lớp dưới là kết tủa màu nâu
Trang 6Ống 5: muối Pb2+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là dung dịch trong suốt, lớp dưới là kết tủa màu nâu đen
Ống 6: muối Cu2+ + dung dịch (NH4)2S: dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên
là dung dịch trong suốt, lớp dưới là kết tủa màu đen
Quan ly tâm, hòa tan kết tủa vào dung dịch HCl loãng ta được:
Ống 1: muối Fe2+: dung dịch chuyển sang màu xanh rêu, kết tủa tan có màu đen
Ống 2: muối Fe3+: có khí thoát ra, khói trắng, dung dịch trong suốt
Ống 3: muối Mn2+: có khí thoát ra, dung dịch trắng đục, kết tủa tan
Ống 4: muối Zn2+: có khí thoát ra, dung dịch đục, kết tủa tan
Ống 5: muối Pb2+: có khí thoát ra, dung dịch trắng đục, kết tủa không tan Ống 6: muối Cu2+: có khí thoát ra, màu xanh nhạt, kết tủa không tan
b Phương trình phản ứng
1 (NH4)2S + FeCl2 2 NH4Cl + FeS
Fe2+ + 2 H2O + 2 NH3 Fe(OH)2 + 2 NH4+
2 (NH4)2S + 2 FeCl3 2 NH4Cl + 2 FeCl2 + S
Fe3+ + 3 H2O + 3 NH3 Fe(OH)3 + 3 NH4+
3 (NH4)2S + MnCl2 2 NH4Cl + MnS
4 (NH4)2S + ZnCl2 2 NH4Cl + ZnS
Zn2+ + 2 H2O + 2 NH3 Zn(OH)2 + 2 NH4+
Zn(OH)2 + 4 NH3 Zn(NH3)4(OH)2
5 (NH4)2S + PbCl2 2 NH4Cl + PbS
Pb2+ + 2 H2O + 2 NH3 Pb(OH)2 + 2 NH4+
6 (NH4)2S + CuCl2 2 NH4Cl + CuS
Cu2+ + 2 H2O + 2 NH3 Cu(OH)2 + 2 NH4+
Trang 7Hòa tan vào dung dịch HCl loãng:
FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S
MnS + 2 HCl MnCl2 + H2S
ZnS + 2 HCl ZnCl2 + H2S
c Giải thích
Khi thêm muối (NH4)2S vào các ống nghiệm chứa ion kim loại khác nhau thì xảy ra phản ứng trao đổi Ta có hằng số axit của H2S là Ka (S2-) = 10-14
Ta có tích số tan của các muối sunfua:
TFeS = 3,7.10-19 TMnS = 5,6.10-16
TZnS = 10-23 TPbS = 10-29 TCuS = 4.10-38
Vì T(M2Sn) < Ka nên kết tủa không tan và không bị thủy phân trong nước Ống 1: kết tủa Fe(OH)2 có màu xanh
Ống 2: kết tủa Fe(OH)2 có màu đen
Ống 3: kết tủa MnS có màu nâu
Ống 4: kết tủa Zn(OH)2 có màu nâu
Ống 5: kết tủa Pb(OH)2 có màu nâu đen
Ống 6: kết tủa Cu(OH)2 có màu đen
Khi thêm HCl vào làm tăng H+ nên H2S phân ly hoàn toàn và có Ka = 10-21, kết tủa có T(M2Sn) > Ka thì kết tủa đó tan đồng thời có khí thoát ra và làm đổi màu dung dịch
8 Thí nghiệm 8: Các Sunfua kim loại.
a Hiện tượng quan sát
Ống 1: muối Fe2+ + khí H2S: dung dịch màu vàng nhạt không màu, có kết tủa màu đen
Ống 2: muối Fe3+ + khí H2S: dung dịch màu vàng vàng nhạt
Ống 3: muối Mn2+ + khí H2S: dung dịch màu tím nhạt trong suốt
Ống 4: muối Zn2+ + khí H2S: dung dịch trong suốt vẫn đục
Trang 8Ống 5: muối Pb2+ + khí H2S: dung dịch trong suốt, có kết tủa trắng.
Ống 6: muối Cu2+ + khí H2S: dung dịch màu xanh dương kết tủa màu xanh nhạt
b Phương trình phản ứng
FeCl2 + H2S FeS + 2 HCl
2 FeCl3 + H2S 2 FeCl2 + 2 HCl + S
MnCl2 + H2S MnS + 2 HCl
ZnCl2 + H2S ZnS + 2 HCl
PbCl2 + H2S PbS + 2 HCl
CuCl2 + H2S CuS + 2 HCl
c Giải thích
Sục khí H2S vào trong các dung dịch thì khí H2S tan trong nước tạo thành dung dịch axit H2S và tạo thành các kết tủa sunfua vì Ka(S2-) = 10-14 > T (M2Sn) Ống 1: quá trình thuận nghịch cho kết tủa FeS màu đen
Ống 2: màu vàng của dung dịch là màu của FeCl2 và S
Ống 3: quá trình thuận nghịch cho dung dịch trong suốt
Ống 4: quá trình thuận nghịch có dung dịch H2S và kết tủa ZnS nên dung dịch vẫn đục
Ống 5: kết tủa trắng PbS không tan trong axit HCl
Ống 6: kết tủa xanh CuS không tan trong axit HCl
Từ 2 thí nghiệm trên, các sunfua kim loại được phân theo độ tan của chúng trong nước và trong axit:
• Không tan trong nước: sunfua của kim loại kiềm và kiềm thổ, Al
• Không tan trong nước nhưng tan trong axit: sunfua của kim loại Fe, Mn, Zn
• Không tan trong axit và không tan trong nước: sunfua của kim loại Pb, Cu
Trang 9a Hiện tượng quan sát
Ban đầu khi trộn dung dịch Na2S bão hòa và dung dịch lưu huỳnh tan trong rượu thì dung dịch tách thành 2 lớp, lớp trên có màu vàng nhạt, lớp dưới màu vàng xanh Sau khi đun ống nghiệm, lớp trên có màu trắng đục và lớp dưới màu vàng đậm
Thêm HCl 10 đến khi có môi trường axit thì dung dịch trong suốt chuyển sang đục Thêm HCl 10 dung dịch có màu xanh nhạt chuyển sang trong suốt rồi đục hơn ở môi trường axit
b Phương trình phản ứng
Na2S + (n – 1) S Na2Sn
c Giải thích
Do S bị hòa tan trong dung dịch Na2S tạo thành hỗn hợp natripolisunfua
Na2Sn có màu vàng biến thiên phụ thuộc vào giá trị của n do đó dung dịch tách thành 2 lớp tạo ra hỗn hợp Na2Sn.