Al + S → Al2S3: cân bằng, điều kiện, hiện tượng phản ứng

Trả lời nhanh

Phương trình phản ứng: 2Al + 3S → Al₂S₃ (điều kiện: nhiệt độ). Nhôm là chất khử, lưu huỳnh là chất oxi hoá. Khi đun nóng hỗn hợp bột nhôm và bột lưu huỳnh, phản ứng toả nhiều nhiệt, hỗn hợp nóng sáng và tạo ra nhôm sunfua là chất rắn màu xám nhạt đến vàng nhạt. Sản phẩm dễ bị nước phân huỷ nên cần giữ khô.

1. Phương trình hoá học Al + S

2Al + 3S —(t°)→ Al₂S₃

Chất tham gia: nhôm (kim loại) và lưu huỳnh (phi kim).
Sản phẩm: nhôm sunfua Al₂S₃.
Loại phản ứng: phản ứng hoá hợp, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.

2. Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: Al từ 0 lên +3, S từ 0 xuống −2.

Quá trình oxi hoá: Al⁰ → Al⁺³ + 3e (nhân 2).
Quá trình khử: S⁰ + 2e → S⁻² (nhân 3).

Tổng số electron cho = nhận = 6. Do đó hệ số là 2 cho Al, 3 cho S, tạo ra 1 phân tử Al₂S₃. Em kiểm tra lại: bên trái có 2 Al và 3 S, bên phải có 2 Al và 3 S, đã cân bằng.

Sơ đồ nhường nhận electron trong phản ứng Al + S tạo Al2S3 — Hình 1. Sơ đồ thăng bằng electron của phản ứng Al + S.

3. Điều kiện và hiện tượng

Phản ứng cần đun nóng để khơi mào, vì lưu huỳnh và nhôm ở thể rắn không tự phản ứng nhanh ở nhiệt độ thường. Sau khi bắt đầu, phản ứng toả nhiệt đủ mạnh để tự duy trì.

Hỗn hợp bột nhôm và bột lưu huỳnh nóng sáng, có thể cháy với ánh sáng chói.
Sau phản ứng thu được chất rắn màu xám nhạt đến vàng nhạt là Al₂S₃.
Khi để ngoài không khí ẩm, chất rắn có thể có mùi trứng thối do tạo khí H₂S.

Lưu ý an toàn: phải làm thí nghiệm trong tủ hút hoặc nơi thoáng, vì lưu huỳnh nóng có thể sinh khí SO₂ độc và sản phẩm có thể sinh H₂S.

4. Tính chất của nhôm sunfua Al₂S₃

Al₂S₃ là muối của axit rất yếu (H₂S) và bazơ yếu (Al(OH)₃) nên bị thuỷ phân hoàn toàn trong nước:

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Vì vậy Al₂S₃ không tồn tại trong dung dịch nước. Muối này cũng phản ứng với axit mạnh:

Al₂S₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂S↑

5. Mẹo nhớ

Hoá trị: Al (III) và S (II). Đặt chéo hoá trị cho Al₂S₃.
Tỉ lệ mol Al : S = 2 : 3. Cứ 1 mol Al cần 1,5 mol S.
Các kim loại như Fe, Cu khi đun với S cho muối sunfua với hoá trị thấp (FeS, Cu₂S), còn Al luôn cho Al₂S₃.

6. Bài tập có lời giải

Bài 1. Đun nóng 5,4 g bột Al với 9,6 g bột S (không có không khí). Tính khối lượng Al₂S₃ thu được.

Giải: n(Al) = 5,4 : 27 = 0,2 mol; n(S) = 9,6 : 32 = 0,3 mol. Tỉ lệ 0,2 : 0,3 = 2 : 3 nên hai chất phản ứng vừa đủ. n(Al₂S₃) = 0,1 mol; M = 150 g/mol nên m = 15 g.

Bài 2. Đun nóng 2,7 g Al với 4 g S. Tính khối lượng chất rắn thu được và chất còn dư.

Giải: n(Al) = 0,1 mol; n(S) = 4 : 32 = 0,125 mol. Để hết 0,1 mol Al cần 0,15 mol S, mà chỉ có 0,125 mol nên S hết, Al dư. n(Al₂S₃) = 0,125 : 3 ≈ 0,0417 mol, tương ứng 6,25 g. Al đã phản ứng 0,0833 mol, dư 0,0167 mol, tức 0,45 g. Khối lượng chất rắn = 6,25 + 0,45 = 6,7 g (đúng bằng 2,7 + 4).

Bài 3. Hoà tan hoàn toàn 0,1 mol Al₂S₃ vào nước. Tính thể tích khí H₂S ở đktc.

Giải: theo phương trình, 1 mol Al₂S₃ sinh 3 mol H₂S. Vậy n(H₂S) = 0,3 mol, V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít.

7. Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là AlS hoặc Al₃S₂ do không đặt chéo hoá trị.
Quên ghi điều kiện nhiệt độ.
Viết Al₂S₃ là kết tủa trong dung dịch; thực tế nó bị nước phân huỷ.

Câu hỏi thường gặp

Al + S tạo ra sản phẩm gì?

Tạo nhôm sunfua Al2S3 theo phương trình 2Al + 3S → Al2S3 khi đun nóng.

Phản ứng Al + S thuộc loại phản ứng nào?

Đây là phản ứng hoá hợp và cũng là phản ứng oxi hoá – khử, trong đó Al là chất khử còn S là chất oxi hoá.

Vì sao Al2S3 không tồn tại trong dung dịch?

Vì Al2S3 bị nước thuỷ phân hoàn toàn thành Al(OH)3 kết tủa và khí H2S: Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S.

Cần bao nhiêu gam S để tác dụng vừa đủ 5,4 g Al?

n(Al) = 0,2 mol nên cần 0,3 mol S, tức 9,6 g lưu huỳnh.