Bài 32: Hiđro sunfua-Lưu huỳnh Đioxit - Lưu huỳnh Trioxit

A. HIĐRO SUNFUA (H₂S)

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

• H₂S là chất khí, không màu, mùi trứng thối và rất độc. Chỉ 0,1% H₂S trong không khí đã gây nhiễm độc nặng.
• Khí H₂S nặng hơn không khí (d = \(\dfrac{34}{29}\) ≃ 1,17).
• Hóa lỏng ở -60^oC và tan ít trong nước.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tính axit yếu

Khí hidro sunfua H₂S tan trong nước tạo thành dung dịch axit rất yếu (yếu hơn cả axit cacbonic) có tên gọi là axit sunfuhiđric.

Khi tác dụng với dung dịch bazơ như NaOH, KOH..., tạo nên 2 muối: muối trung hòa chứa ion S^2- và muối axit chứa ion HS^- .

H₂S   +  NaOH  →   NaHS  +  H₂O (1)

H₂S   +    2NaOH  →   Na₂S   +   2H₂O (2)

Để xác định được muối tạo thành là muối trung hòa hay muối axit hoặc cả 2, ta xét tỉ lệ T = \(\dfrac{nNaOH}{nH_2S}\) 

• Nếu T ≤ 1, xảy ra phản ứng (1), muối thu được chỉ có NaHS.
• Nếu 1< T < 2, xảy ra cả 2 phản ứng (1) và (2), tạo thành 2 muối NaHS và Na₂S.
• Nếu T ≥ 2, xảy ra phản ứng (2), muối thu được chỉ có Na₂S.

2. Tính khử mạnh

Trong hợp chất H₂S, nguyên tố lưu đang có số oxi hóa thấp nhất là -2. Do đó, khi tham gia phản ứng hóa học, S^2- trong phân tử H₂S 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).

Vậy hidro sunfua có tính khử mạnh.

Trong điều kiện bình thường, dung dịch H₂S tiếp xúc với oxi không khí, dần trở nên vẩn đục màu vàng do H₂S bị oxi hóa thành S.

Khi đốt khí H₂S trong không khí, khí H₂S cháy với ngọn lửa màu xanh nhạt, H₂S bị oxi hóa thành SO₂.

Nếu đốt khí H₂S ở nhiệt độ không cao hoặc thiếu oxi, khí H₂S bị oxi hóa thành lưu huỳnh tự do màu vàng.

III. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ ĐIỀU CHẾ

• Trong tự nhiên, hidro sunfua có trong một số nguồn nước suối, trong khí núi lửa, và bốc ra từ xác chết của người và động vật.
• Trong công nghiệp, không sản xuất hidro sunfua.
• Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế bằng phản ứng hóa học của dung dịch axit clohidric với sắt (II) sunfua:

FeS + 2HCl   →  FeCl₂  +  H₂S↑

B. LƯU HUỲNH ĐIOXIT (SO₂)

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ​

• Là chất khí, không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí (d = \(\dfrac{64}{29}\) > 1), hóa lỏng ở -10^oC và tan nhiều trong nước.
• Lưu huỳnh đioxit là khí độc, hít thở phải không khí có khí này sẽ gây viêm đường hô hấp, viêm phổi, đau mắt.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Lưu huỳnh đioxit là oxit axit

SO₂ tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfurơ H₂SO₃

SO₂  +  H₂O  ⇌  H₂SO₃ 

Axit sunfurơ H₂SO₃ là axit yếu (H₂S < H₂CO₃ < H₂SO₃ < Axit trung bình ...) và không bền, chúng bị phân hủy ngay trong dung dịch thành SO₂ và H₂O. 

SO₂ tác dụng với dung dịch bazơ như NaOH, KOH... tạo nên 2 muối: Muối trung hòa chứa ion SO₃^2- và muối axit chứa ion HSO₃^-.

SO₂  +  NaOH   →   NaHSO₃  (1)

SO₂  +  2NaOH  →  Na₂SO₃  +  H₂O  (2)

Xét tỉ lệ T = \(\dfrac{nNaOH}{nSO_2}\). Ta có:

Nếu T ≤ 1. Chỉ xảy ra phản ứng (1), muối thu được chỉ gồm muối NaHSO₃.

Nếu 1 < T < 2. Xảy ra cả phản ứng (1) và (2), muối thu được bao gồm cả muối NaHSO₃ và Na₂SO₃

Nếu T ≥ 2. Chỉ xảy ra phản ứng (2), muối thu được chỉ gồm muối Na₂SO₃. 

2. Lưu huỳnh đioxit là chất khử và là chất oxi hóa 

a) Tính khử

Dẫn khí SO₂ vào dung dịch brom có màu nâu nhạt, thấy màu của dung dịch brom nhạt dần rồi mất màu.

SO₂ đã khử Br₂ có màu thành HBr không màu.

b) Tính oxi hóa

Dẫn khí SO₂ vào dung dịch axit sunfuhiđric H₂S, dung dịch bị vẩn đục màu vàng.

SO₂ đã oxi hóa H₂S thành S.

III. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1. Ứng dụng

• Sản xuất H₂SO₄ trong công nghiệp.
• Làm chất tẩy trắng giấy và bột giấy, chống nấm mốc lương thực và thực phẩm...

2. Điều chế

• Trong phòng thí nghiệm, SO₂ được điều chế bằng cách đun nóng dung dịch H₂SO₄ với Na₂SO₃.

• Trong công nghiệp, SO₂ được sản xuất bằng cách đốt S hoặc quặng pirit sắt FeS₂.

S  +  O₂     SO₂

4FeS₂  +  11O₂    2Fe₂O₃    +  8SO₂

C. LƯU HUỲNH TRIOXIT (SO₃)

I. TÍNH CHẤT

• Là chất lỏng không màu, tan vô hạn trong nước và trong axit sunfuric.
• Là oxit axit, tác dụng rất mạnh với nước tạo ra axit sunfuric.

SO₃    +   H₂O   →   H₂SO₄ 

• Tác dụng với dung dịch bazơ và oxit bazơ tạo muối sunfat.

SO₃   +  Na₂O  →  Na₂SO₄

SO₃  +  2NaOH  →    Na₂SO₄  +  H₂O

II. ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT

• Lưu huỳnh trioxit ít có ứng dụng thực thế, nhưng là sản phẩm trung gian để sản xuất axit sunfuric.
• Trong công nghiệp, người ta sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa lưu huỳnh đioxit bởi khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 - 500^oC, chất xúc tác là V₂O₅.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!