Bài 30. Lưu huỳnh

Lý tính : Chất lỏng không màu, nặng hơn nƣớc, tan vô hạn trong nƣớc... - Độ tan trong nƣớc không lớn lắm..[r]

CHƢƠNG OXI – LƯU HUỲNH I Các đặc điểm nhóm VIA (cancogen):

Nguyên tố: O S Se Te Po (p/xạ) Độ âm điện: 3,5 2,6 2,5 2,1 2,0 Số Z : 16 34 52 84 Màu sắc : Không màu Vàng Đỏ, xám Trắng bạc / CHe ng/cùng: 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4

ns2np4 Tính phi kim: Giảm dần

HC hydrua: H2O H2S H2Se H2Te

Số oxi hoá:

 Oxi có số oxi hố dương (+1, +2) hợp chất với flo:

+2

O F ,

+1 2

O F

Oxi có số oxi hố âm tất hợp chất với nguyên tố khác

1 1 2, 1, ,

2 3

 

  

 

 : SO2, H2O, H2O2 , KO2 , KO3

 Lưu huỳnh, selen có số oxi hố âm (-2, -1): FeS , FeS2

Lưu huỳnh, selen có số oxi hố dương (+1, +2, +4, +6): S2O, SO (khơng bền), SO2 SO3

Liên kết hố học:

 Liên kết ion: CaO, Na2S, …

 Liên kết cộng hoá trị: H2O, H2S, CS2, …

-2 -2 -1 -1/2 -1/3

-2 -1

+1 +2

+4 +6

-2

OXY

I Cấu tạo, trạng thái tự nhiên: (CH e) 1s22s22p4.

- Vị trí: ô số 8, nhóm VIA, chu kỳ

- Đồng vị: 168O (99,759%) ; 17

8O (0,037%) 18

8O (0,204%)

- Liên kết hoá học O2: OO O O (LK cộng hố trị khơng cực) - Trạng thái tự nhiên: sản phẩm quang hợp

a's'

2 12

6CO + 6H O  C H O + 6O 

II Lý tính:

- Khí khơng màu, khơng mùi, nặng khơng khí, tan nƣớc - O2 lỏng có màu xanh da trời

- O2 lỏng rắn bị nam châm hút (nhiễm từ)

III Hố tính: PK hoạt động mạnh, tính oxi hố mạnh. 1 Tác dụng với kim loại: (-Ag, Au, Pt)

0 t

 oxid

t

2 n

4M + nO  2M O

Thí dụ: 4Na + O2 t

 2Na2O ; 3Fe + 2O2 t0

Fe3O4

2Cu + O2 t

 2CuO 2 Tác dụng với phi kim: (-halogen)

Thí dụ: P4 + 5O2  2P2O5 ; S + O2 t

 SO2 ;

N2 + O2 2NO ; C + O2 t

3 Tác dụng với hợp chất:

Thí dụ: C2H5OH + 3O2 t

 2CO2 + 3H2O

HC  CH + 52 O2 t

 2CO2 + H2O   H 1305kJ 2NO + O2  2NO2

O2 + 4H+ + 4I-  2I2 + 2H2O 2SO2 + O2 2SO3

 Chú ý:

2H2S + O2 (Thiếu)

0 t

 2S + 2H2O

2H2S + 3O2 (Dư) t

 2SO2 + 2H2O

IV Điều chế:

1 Trong phịng thí nghiệm: KMnO4, KClO3, H2O2, NaNO3, …

Thí dụ: 2KMnO4 t

 K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3

2

,

t MnO xt

 2KCl + 3O2

2H2O2

2 MnO

 2H2O + O2

NaNO3 t

 NaNO2 + ½ O2

2 Trong cơng nghiệp:

- Từ khơng khí: Chưng cất phân đoạn thu O2

- Từ nƣớc: 2H2O Dp 2H2 + O2

V Ứng dụng: HS xem SGK Hoá 10, Nâng cao tr.160 V2O5

OZONE

I Cấu tạo O3:

- Gồm liên kết O – O đồng nhất, tạo thành góc 116,50

- CT electron:

II Tính chất:

1 Lý tính: Chất khí, mùi xốc đặc trƣng, màu xanh nhạt, tan nƣớc nhiều O2 (do O3 có cực)

2 Hố tính: Chất oxi hố mạnh > O2 (do O3 bền): a Tác dụng hầu hết kim loại (-Au, Pt):

Thí dụ: 2Ag + O3  Ag2O + O2 (Pứ chứng minh tính oxh O3 > O2)

2Al + O3  Al2O3

b Tác dụng với dd KI (Pứ nhận biết O3):

2KI + O3 + H2O  I2 + 2KOH + O2

3 Điều chế:

Trên tầng cao khí cách mặt đất 20-30km, O3 đƣợc tạo thành tia cực tím (UV) tia lửa điện:

2

3O UV 2O III Ứng dụng: SGK Hoá học 10, Nâng cao tr.164

-1 0 0 -2 0

Nhận biết I2 hồ tinh bột (hoá xanh)

HYDRO PEROXIDE

I Cấu tạo:

-1 2

H O

Liên kết hoá học: cộng hoá trị phân cực (lệch phía O)

II Tính chất:

1 Lý tính: Chất lỏng khơng màu, nặng nƣớc, tan vơ hạn nƣớc 2 Hố tính: Kém bền, vừa chất khử vừa chất oxi hoá:

a Phản ứng phân huỷ:

2

MnO xt

2 2

2H O  2H O + O 

b Tính oxi hố:

Thí dụ: H O + KNO 2 2  KNO + H O3

H O + 2KI 2  I + 2KOH2

c Tính khử:

Thí dụ: Ag O + H O 2 2  2Ag + H O + O2

5H O + 2KMnO + 3H SO2 4 2MnSO + K SO + 5O + 8H O4 2

(Làm màu thuốc tím)

III Ứng dụng: SGK Hố học 10, Nâng cao tr.165

-1 -2

-1 -2

-1

-1

0

LƯU HUỲNH

I Cấu tạo nguyên tử, phân tử:

- Vị trí: 16, nhóm VIA, chu kỳ (1s22s22p63s23p4) - Đồng vị: 1632S(95,0%) ;

33

16S(0,76%) ; 34

16S (4,22%) ; 36

16S (0,014%)

II Lý tính:

1 Lưu huỳnh có hai dạng thù hình:

(tà phƣơng – rhombic) S S (đơn tà) D: 2,07 1,96 (g/cm3)

2.Ảnh hưởng nhiệt độ cấu tạo phân tử lý tính: (Khơng học, HS đọc thêm SGK Hố 10, NC tr.169)

III Hố tính:

-2 0 +4 +6

1 Tác dụng với KL hydro:

0

t

2 n

M + S  M S

Thí dụ: Fe + S t

 FeS; H2 + S t

H2S ; Hg + S  HgS (t0 thƣờng) 2 Tác dụng với phi kim: O2, C, Cl2, F2, …

Thí dụ: S + O2 t

 SO2 ; S + 3F2 t

 SF6 (Sulfur hexafluoride) 3 Tác dụng với hợp chất có tính oxi hố mạnh: H2SO4 đặc, HNO3

Thí dụ: S + 2H2SO4 đặc t

 3SO2 + 2H2O

S + 6HNO3 đặc t

 H2SO4 + 6NO2 + 2H2O > 95,50C

< 95,50C

S

Tính oxi hố Tính khử

+6 +4

IV Sản xuất:

1 Khai thác từ lòng đất:

Dùng hệ thống thiết bị nén nƣớc siêu nóng (1700C) vào mỏ S để đẩy S nóng chảy lên mặt đất

2 Từ hợp chất có chất thải (SO2, H2S)

2H2S + O2 (thiếu) t

 2S + 2H2O

2H2S + SO2  3S + 2H2O

* Câu hỏi thêm: Viết 1 PTHH chứng minh lƣu huỳnh vừa thể tính khử, vừa thể tính oxi hố ?

………

HYDRO SUNFUA (HYDROGEN SULFIDE)

I Cấu tạo phân tử:

- Lƣu huỳnh tạo với nguyên tử H liên kết cộng hố trị, góc liên kết H-S-H 92,20

II Lý tính:

- Khí khơng màu, mùi trứng thối, độc (gây ngộ độc, chóng mặt, chí tử vong) - Dễ bay so với H2O

- Độ tan nƣớc khơng lớn

III Hố tính:

1.Tính acid (dung dịch H2S): Là acid yếu H2CO3

1 :

2 2

H S + 2NaOH  Na S + 2H O (Natri sulfur – muối trung hoà)

1 :

2

H S + NaOH  NaHS + H O (Natri hydrosulfur – muối acid) Tác dụng với dung dịch muối carbonate KL kiềm:

2 3

H S + Na CO  NaHCO + NaHS

Đồ vật Ag để lâu khơng khí bị đen xám vì:

2 2

4Ag + 2H S + O  2Ag S + 2H O

(đen) 2 Tính khử mạnh:

a Tác dụng với oxy:

- Dung dịch H2S để lâu kk bị vẩn đục màu vàng, đốt đk thiếu O2(pứ oxi hố khơng hồn tồn):

 

0

t

2 (dd) thieu

2H S + O  2S + 2H O

- H2S cháy khơng khí nhiệt độ cao (pứ oxi hố hồn tồn):

 

0

t

2 (k) 2

2H S + 3O du  2SO + 2H O

(Ngọn lửa màu xanh nhạt)

b Tác dụng với nƣớc clo:

Thí dụ: H S + 4Cl + 4H O 2 2 2  8HCl + H SO2 4

c Tác dụng với chất oxi hố khác:

Thí dụ:

2 4 4

5H S + 2KMnO + 3H SO  5S + 2MnSO + K SO + 8H O

(mất màu thuốc tím, dd bị vẩn đục vàng)

2

H S + 2FeCl  2FeCl + S + 2HCl

-2 0

-2 +4

-2 +6

-2 0

-2 0

-2 +1

IV Trạng thái tự nhiên – Điều chế:

1 Trạng thái tự nhiên:

- Có suối nƣớc nóng (lƣợng nhỏ) - Sinh từ núi lửa, protein thối rữa

2 Điều chế: (trong phịng thí nghiệm)

2

FeS + 2HCl  FeCl + H S

V Các muối sulfur:

- Muối sulfur KL nhóm IA, IIA (trừ Be): tan nƣớc - Muối sulfur ZnS, FeS, …: không tan nƣớc

- Muối sulfur KL nặng: Ag2S, CuS, PbS, …: khơng tan nƣớc dd acid lỗng * Màu sắc:  CdS, SnS2, As2S3 : màu vàng

 PbS, CuS, Ag2S, HgS, … : màu đen  MnS : màu hồng

HỢP CHẤT CÓ OXI CỦA LƯU HUỲNH

A LƯU HUỲNH DIOXIDE (Khí sulfurơ, anhydrid sulfurơ) I Cấu tạo phân tử:

 Liên kết hoá học: cộng hoá trị phân cực  Phân tử SO2 phân cực

II Lý tính:

- Khí khơng màu, mùi hắc, xốc, độc: gây ho, gây viêm đƣờng hô hấp - Tan tốt nƣớc tạo thành H2SO3

tác dụng với HCl, H2SO4 lỗng

- S trạng thái KT có 4e độc thân - Góc lkết: 1190

III Hố tính:

1 Là oxid acid:

SO2 + H2O H2SO3 (là aicd yếu không bền, mạnh H2CO3 H2S)

1:1

2

SO + NaOH  NaHSO (natri hydrosulfit , natri bisulfit – muối acid)

1:2

2

SO + 2NaOH  Na SO + H O (natri sulfit - muối trung hoà)

2 Vừa chất khử, vừa chất oxi hoá:

+4

S O số oxh trung gian

a Tính khử:  4 6

2 2

SO + Br + 2H O  2HBr + H SO (làm màu nâu đỏBr2)

2

2SO + O 2SO3

2 2 4

5SO + 2KMnO + 2H O  K SO + 2MnSO + 2H SO

(làm màu dung dịch thuốc tím)

 

2 3 4

SO + Fe SO + 2H O 2FeSO + 2H SO

 

2 2 4 3

3SO + K Cr O + H SO  Cr SO + K SO + H O

b Tính oxi hố:  4 0:

2 2

SO + 2H S  3S + 2H O

0

t

SO + 2Mg   S + 2MgO

c Phản ứng dị ly (tự oxh – khử):

Khi cho SO2 tác dụng với nƣớc 1500C, xảy phản ứng:

150 C

2 2

3SO + 2H O  2H SO + S

V2O5 4500C

+4 +6

+4 +6

+4

+4

+4

+4 0

0 +4

IV Điều chế:

- Trong PTN: Na SO + H SO 2 3 2 4  Na SO + SO2 4 2  + H O2

- Trong công nghiệp:

0

t

2 2

4FeS +11O  2Fe O + 8SO 

0

t

2

S + O  SO

B LƯU HUỲNH TRIOXIDE (Anhydrid sulfuric)

I Cấu tạo phân tử:

 Liên kết hoá học S – O: phân cực

 Phân tử SO3 không phân cực (do cấu trúc đối xứng) II Lý tính:

- Khí khơng màu, hố rắn 16,80C (dạng ), 32,50C (dạng ), 62,20C (dạng ) - Tan nƣớc dd H2SO4 tan vơ hạn

III Hố tính:

Là oxid acid:

3 2

SO + H O  H SO ΔH = -89,2 kJ  Phản ứng toả nhiều nhiệt, làm nước sơi nhanh chóng.

3

SO + CaO  CaSO

3

SO + 2NaOH  Na SO + H O

IV Điều chế: Oxi hoá SO2 2SO2 + O2 2SO3

- S trạng thái KT có 6e độc thân - Góc liên kết nhau: 1200 - Orbital S lai hoá kiểu sp2

C ACID SULFURIC

I Cấu tạo phân tử:

- Trong phân tử H2SO4, S có hố trị VI có số oxh cực đại +6 II Lý tính:

- H2SO4 nguyên chất chất lỏng sánh nhƣ dầu, không màu, không mùi, không bay - Nhiệt độ sơi ts0 phụ thuộc vào nồng độ: dd lỗng  ts0 thấp

- Hồ tan vơ hạn SO3 tạo thành oleum: SO3 cảng lớn  ts0 giảm - Acid sulfuric đặc hút nƣớc mạnh, toả nhiều nhiệt

* Chú ý: Muốn pha loãng H2SO4 đặc, phải cho từ từ acid vào nước, tuyệt đối không làm ngƣợc lại gây bỏng acid

- Acid sulfuric đặc thƣờng dùng có nồng độ 98%

- Acid khơng ngun chất thƣờng có màu vàng nâu lẫn tạp chất

III Hoá tính:

1 H2SO4 lỗng: t/c giống HCl

Quỳ tím hố đỏ

 

2 loang

Fe + H SO  FeSO + H 

 

2 loang

FeO + H SO  FeSO + H O

   

2 loang 3

Fe O + H SO  Fe SO + 3H O

 2 loang 

Fe OH + H SO  FeSO + 2H O

3 4 2

CaCO + H SO  CaSO + CO  + H O

+6

2 H2SO4 đặc:

- H2SO4 đặc + chất khơng có tính khử  Tính chất giống HCl - H2SO4 đặc + chất có tính khử  Là chất oxi mạnh - H2SO4 đặc có tính háo nƣớc

 Tính oxi hố mạnh:

a Với kim loại:

M + H2SO4(đặc)  Muối + {SO2, S, H2S} + H2O (KL lên số oxh cao nhất)

* Lưu ý:

- KL có tính khử mạnh  S6



bị khử sâu

- Al, Fe, Cr không pứ với H2SO4 đặc, nguội (do bị thụ động hố)

Thí dụ: ………

……… ……… ……… b Với phi kim:

 

0 2

t

2 dac

3

C CO + SO

S + H SO SO

P H PO + SO



Thí dụ: ………

……… ……… c Với hợp chất: (HS tự cân p/ứ minh hoạ)

2 4 dac  2 4 2 2

3

FeO + H SO  Fe SO + SO + H O

+4

   

4 dac 2

FeSO + H SO  Fe SO + SO + H O

   

3 dac 3 2

FeCO + H SO  Fe SO + SO + CO + H O

HI + H SO2 4 dac   I + H S + H O2 2 2

 Tính háo nước: dùng làm khơ khí khơng có tính base (CO2, Cl2, SO2, …) d

H SO

4

CuSO 5H O CuSO + 5H O

(màu xanh) (màu trắng)

H SO d

12 22 11

C H O  12C + 11H O

(đƣờng saccharose)

* Tổng quát: CnH O2 m H SO2 d nC + mH O2

IV Điều chế:

1 Sản xuất SO2:

0

t

2 2

4FeS + 11O  2Fe O + 8SO 

2 Sản xuất SO3: 2SO2 + O2 2SO3

3 Sản xuất H2SO4: Dùng H2SO4 đặc 98% hấp thụ SO3

3 4

nSO + H SO  H SO nSO (Oleum)

 

2 2

H SO nSO + nH O  n+1 H SO

V Muối sunfat:

- Nhận biết: + Thuốc thử: dung dịch Ba2+ (BaCl2, Ba(NO3)2, Ba(OH)2, …) + Hiện tượng: Xuất kết tủa trắng, không tan acid

2+

2-4

Ba + SO  BaSO 