SO2 + NaOH → NaHSO3: phương trình, điều kiện tạo muối và bài tập

Vì sao SO₂ phản ứng được với NaOH?

SO₂ là oxit axit, ứng với axit yếu là H₂SO₃. NaOH là bazơ mạnh. Oxit axit tác dụng với dung dịch bazơ tạo muối và nước, đây là tính chất chung của nhóm oxit này (giống CO₂). Vì H₂SO₃ là axit hai nấc nên có thể tạo ra hai muối: muối axit NaHSO₃ và muối trung hoà Na₂SO₃.

Hai phương trình và cách chọn

• SO₂ + NaOH → NaHSO₃ (natri hiđrosunfit): khi SO₂ dư hoặc đủ, tỉ lệ T = n(NaOH) / n(SO₂) ≤ 1.
• SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O (natri sunfit): khi NaOH dư, T ≥ 2.

Phương trình ion thu gọn

• SO₂ + OH^– → HSO₃^–
• SO₂ + 2OH^– → SO₃^2- + H₂O

Hiện tượng

Cả hai phản ứng đều xảy ra trong dung dịch, tạo muối tan và không có kết tủa hay khí mới. Dấu hiệu duy nhất là khí SO₂ (mùi hắc) bị hấp thụ, mùi khí giảm dần. Vì vậy để nhận biết sản phẩm người ta thường dùng thêm thuốc thử như dung dịch axit mạnh, khi đó muối sunfit/hiđrosunfit giải phóng lại khí SO₂ mùi hắc.

Ứng dụng thực tế

Dung dịch kiềm được dùng để hấp thụ SO₂ thải ra từ nhà máy luyện kim, nhiệt điện đốt than, giảm ô nhiễm không khí và mưa axit. Muối sunfit, hiđrosunfit còn dùng làm chất chống oxi hoá và bảo quản trong công nghiệp thực phẩm, giấy.

Lỗi sai thường gặp

• Luôn viết sản phẩm là Na₂SO₃ mà không xét tỉ lệ.
• Quên rằng NaHSO₃ vẫn còn H có thể phản ứng thêm với NaOH: NaHSO₃ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O.
• Nhầm NaHSO₃ với NaHSO₄. Chữ số 3 chỉ muối của axit sunfurơ, số 4 là muối của axit sunfuric.

Bài tập vận dụng

1. Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít SO₂ (đktc) vào 100 ml dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng muối. Đáp án: n(SO₂) = 0,1 mol, n(NaOH) = 0,1 mol, T = 1 nên chỉ tạo NaHSO₃, 0,1 mol × 104 = 10,4 g.
2. Hấp thụ 0,1 mol SO₂ vào 150 ml dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng muối. Đáp án: n(NaOH) = 0,15 mol, T = 1,5 nên có cả hai muối. Gọi x, y là số mol NaHSO₃, Na₂SO₃: x + y = 0,1 và x + 2y = 0,15, suy ra x = y = 0,05. Khối lượng = 0,05 × 104 + 0,05 × 126 = 11,5 g.
3. Để thu được duy nhất Na₂SO₃ từ 0,2 mol SO₂, cần tối thiểu bao nhiêu mol NaOH? Đáp án: 0,4 mol.