Lý thuyết Hợp chất của Lưu huỳnh - Hoá học lớp 10

---

Lý thuyết Hợp chất của Lưu huỳnh

Tài liệu Lý thuyết Hợp chất của Lưu huỳnh Hoá học lớp 10 sẽ tóm tắt kiến thức trọng tâm về Hợp chất của Lưu huỳnh từ đó giúp học sinh ôn tập để nắm vứng kiến thức môn Hoá học lớp 10.

1/ Hidro sunfua (H₂S)

a/ Tính axit yếu

Hiđro sunfua tan trong nước tạo thành dung dịch axit rất yếu (yếu hơn axit cacbonic), có tên là axit sunfuhiđric (H₂S).

Axit sunfuhiđric tác dụng với kiềm tạo nên 2 loại muối: muối trung hòa, như Na₂S chứa ion S^2- và muối axit như NaHS chứa ion HS⁻.

b/ Tính khử mạnh

Là chất khử mạnh vì trong H₂S lưu huỳnh có số oxi hoá thấp nhất (-2), tác dụng hầu hết các chất ôxihóa tạo sản phẩm ứng với số oxh cao hơn.

Trong hợp chất H₂S, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa thấp nhất là −2. Khi tham gia phản ứng hóa học, tùy huộc vào bản chất và nồng độ của chất oxi hóa, nhiệt độ,...mà nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa −2 (S⁻²) có thể bị oxi hóa thành lưu huỳnh tự do (S⁰), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa +4 (S⁺⁴), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa +6 (S⁺⁶). Vì vậy, hiđro sunfua có tính khử mạnh.

Tác dụng với oxi có thể tạo S hoặc SO₂ tùy lượng ôxi và cách tiến hành phản ứng.

2H₂S + 3O₂ 2H₂O + 2 SO₂ (dư oxi)

2H₂S + O₂ 2H₂O + 2S

Ở nhiệt độ cao, khí H₂S cháy trong không khí với ngọn lửa xanh nhạt, H₂S bị oxi hóa thành SO₂:

2H₂S + 3O₂ 2H₂O + 2SO₂

Tác dụng với clo có thể tạo S hay H₂SO₄ tùy điều kiện phản ứng

H₂S+4Cl₂ + 4H₂O → 8HCl + H₂SO₄

H₂S +Cl₂ → 2 HCl + S (khí clo gặp khíH₂S)

Dung dịch H₂S có tính axit yếu 2 nấc : Khi tác dụng dung dịch kiềm có thể tạo muối axit hoặc muối trung hoà

H₂S + NaOH → NaHS + H₂O

H₂S + NaOH → Na₂S + H₂O

*Tính chất của muối sunfua

    - Muối sunfua của các kim loại nhóm IA, IIA (trừ Be) như Na₂S, K₂S tan trong nước và tác dụng với các dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng sinh ra khí H₂S:

Na₂S+2HCl → 2NaCl+H₂S↑

    - Muối sunfua của một số kim loại nặng như PbS, CuS... không tan trong nước, không tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng.

    - Muối sunfua của những kim loại còn lại như ZnS, FeS,... không tan trong nước, nhưng tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng sinh ra khí H₂S:

ZnS+2H₂SO₄ → ZnSO₄+H₂S↑

    - Một số muối sunfua có màu đặc trưng: CdS màu vàng, CuS, FeS, Ag2S,...màu đen.

2/ Lưu huỳnh (IV) oxit

Công thức hóa học SO₂ ngoài ra có các tên gọi khác là lƣu huỳnh dioxit hay khí sunfurơ, hoặc anhidrit sunfurơ.

Với số oxi hoá trung gian: +4 (SO₂). Khi SO₂vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa và là 1 oxit axit.

SO₂ là chất khử ( S⁺⁴ -2e → S⁺⁶)

Khi gặp chất oxi hóa mạnh như O₂ , Cl₂ , Br₂ : khí SO₂ đóng vai trò là chất khử.

2 SO₂ +O₂ → 2SO₂

SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → 2HCl + H₂SO₄

5SO₂+ 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2 H₂SO₄

SO₂ là chất oxi hoá (S⁺⁴ + 4e → S^o). Khi tác dụng chất khử mạnh:

SO₂ + 2H₂S → 2H₂O + 3S

SO₂ + Mg → MgO + S

Ngoài ra SO₂ là một oxit axit:

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

SO₂ + 2 NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Nếu 1 < nNaOH : nSO₂ <2 sản phẩm tạo 2 muối: x mol

NaHSO₃ và y mol Na₂SO₃.

3/ Lưu huỳnh (VI) oxit

SO₃: lưu huỳnh trioxit, là 1 oxit axit

Tác dụng với H₂O tạo axit sunfuric: SO₃ + H₂O → H₂SO₄

SO₃ tan vô hạn trong H₂SO₄ tạo oleum H₂SO₄.nSO₃

Tác dụng với bazo tạo muối

SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

4/ Axit sunfuric

a/ Tính chất vật lý

Axit sunfuric (H₂SO₄) là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H₂SO₄ 98% có D = 1,84 g/cm³).

H₂SO₄ tan vô hạn trong nước và toả nhiệt rất nhiều nhiệt. Nếu ta rót nước vào H₂SO₄, nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Vì vậy, muốn pha loãng axit H₂SO₄ đặc, người ta phải rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thuỷ tinh mà không được làm ngược lại.

b/ Tính chất hoá học

- Ở trạng thái loãng là một axit mạnh, ở trạng thái đặc là một chất ôxihóa mạnh.

    - Ở dạng loãng là axít mạnh: làm đỏ quì tím, tác dụng kim loại(trước H₂) giải phóng H₂, tác dụng bazơ, oxit bazơ và nhiều muối.

H₂SO₄ làm quỳ tím hóa đỏ

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HCl

Na₂ CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

- Ở dạng đặc là một chất ôxi hóa mạnh

Tác dụng với kim loại: oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hoá trị cao và thường giải phóng SO₂ (có thể H₂ S, S nếu kim loại khử mạnh như Mg ).

2 Fe + 6H₂SO₄ Fe₂ (SO₄)₃ + 3SO₂ + 6 H₂O

Cu + 2H₂SO₄ CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Al, Fe, Cr không tác dụng với H₂SO₄ đặc nguội, vì kim loại bị thụ động hóa.

Tác dụng với phi kim ( tác dụng với các phi kim ở dạng rắn, t^o) tạo hợp chất của phim kim ứng với số oxh cao nhất.

C + 2H₂SO₄ CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

S + 2H₂SO₄ 3SO₂ + 2H₂O

Tác dụng với một số chất có tính khử

FeO + H₂SO₄ Fe₂ (SO₄)₃+ SO₂ + 4H₂O

HBr + H₂SO₄ Br₂ + SO₂ + 2H₂O

Hút nươc của 1 số chất hữu cơ:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂SO_4(đ) → 12C + H₂SO₄.11H₂O

c/ Ứng dụng

    - Axit sunfuric là hoá chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H₂SO₄.

    - Axit sunfuric được dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ...

d/ Sản xuất axit sunfuric

Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Phương pháp này có 3 công đoạn chính:

    - Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO₂)

Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS₂

    - Đốt cháy lưu huỳnh:

S + O₂ SO₂

    - Đốt quặng pirit sắt FeS₂

4FeS₂+ 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

    - Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO₃)

Oxi hoá SO₂ bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 – 500^oC, chất xúc tác là vanađi(V) oxit V₂O₅:

2SO₂ + O₂ 2SO₃

    - Hấp thụ SO₃ bằng H₂SO₄

Dùng H₂SO₄ 98% hấp thụ SO₃, được oleum H₂SO₄ .nSO₃:

H₂SO₄ + nSO₃ → H₂SO₄ .nSO₃

Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum, được H₂SO₄ đặc:

H₂SO₄ .nSO₃ + nH₂O → (n + 1) H₂SO₄

5/ Muối sunfat và nhận biết ion sunfat

a/ Muối sunfat

Muối sunfat là muối của axir sunfuric. Có 2 loại muối sunfat:

    - Muối trung hoà (muối sunfat) chứa ion sunfat SO. Phần lớn muối sunfat đều tan trừ BaSO₄, SrSO₄, PbSO₄ không tan.

    - Muối axit (muối hiđrosunfat) chứa ion hiđrosunfat HSO

b/ Nhận biết ion sunfat

Thuốc thử nhận biết ion sunfat là dung dịch muối bari. Sản phẩm phản ứng là bari sunfat BaSO₄ kết tủa trắng, không tan trong axit.

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

Na₂SO₄ + Ba(OH) ₂ → BaSO₄ + 2Na