Zn + S → ZnS: phương trình, điều kiện, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình: Zn + S → ZnS (điều kiện: đun nóng, t°). Kẽm là chất khử, lưu huỳnh là chất oxi hóa. Khi đun hỗn hợp bột kẽm và bột lưu huỳnh, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, hỗn hợp nóng sáng rồi tạo chất rắn kẽm sunfua (ZnS) màu trắng ngả vàng nhạt.

Phương trình hóa học Zn + S → ZnS

Zn + S → ZnS (nhiệt độ: t°)

Chất	Tên gọi	Trạng thái, màu sắc
Zn	Kẽm	Bột màu xám xanh
S	Lưu huỳnh	Bột màu vàng
ZnS	Kẽm sunfua	Chất rắn màu trắng (có thể ngả vàng nhạt), không tan trong nước

Phương trình đã cân bằng sẵn, tỉ lệ mol Zn : S : ZnS = 1 : 1 : 1.

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

Điều kiện: cần đun nóng để khơi mào phản ứng. Kẽm phải ở dạng bột mịn, trộn đều với bột lưu huỳnh để tăng diện tích tiếp xúc.
Hiện tượng: hỗn hợp bột vàng – xám nóng lên, bùng sáng và cháy âm ỉ. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt nên sau khi mồi, nó tự lan ra toàn bộ hỗn hợp. Sản phẩm là chất rắn màu trắng hoặc trắng ngả vàng.

Lưu ý an toàn khi làm thí nghiệm: hỗn hợp Zn + S phản ứng rất mạnh, cần làm với lượng nhỏ, đeo kính bảo hộ và làm trong tủ hút. Nếu có oxi trong không khí, một phần lưu huỳnh cháy tạo khí SO₂ độc, mùi hắc.

Bản chất oxi hóa – khử

Đây là phản ứng hóa hợp đồng thời là phản ứng oxi hóa – khử. Ta xác định số oxi hóa như sau:

Zn⁰ → Zn⁺² + 2e (kẽm nhường electron, bị oxi hóa ⇒ chất khử)
S⁰ + 2e → S⁻² (lưu huỳnh nhận electron, bị khử ⇒ chất oxi hóa)

Số electron nhường bằng số electron nhận (đều là 2) nên hệ số của Zn và S đều bằng 1.

Mẹo nhớ: khi tác dụng với kim loại, lưu huỳnh thể hiện tính oxi hóa và thường lên mức −2, nên công thức muối luôn là sunfua kim loại (M₂S_n theo hóa trị).

So sánh với một số kim loại khác

Phản ứng	Điều kiện	Ghi chú
Zn + S → ZnS	t°	Tỏa nhiều nhiệt
Fe + S → FeS	t°	Sắt chỉ lên +2 vì S là chất oxi hóa yếu hơn O₂, Cl₂
Hg + S → HgS	Nhiệt độ thường	Dùng bột S để thu gom thủy ngân rơi vãi

Tính chất của sản phẩm ZnS

Không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit mạnh: ZnS + 2HCl → ZnCl₂ + H₂S↑ (có khí mùi trứng thối).
Dùng làm bột màu trắng, chất phát quang trong màn hình, sơn dạ quang.

Bài tập vận dụng có lời giải

Ví dụ mẫu

Đun nóng 6,5 gam Zn với 4,8 gam S trong bình kín không có không khí. Tính khối lượng chất rắn sau phản ứng (phản ứng hoàn toàn). Cho Zn = 65, S = 32.

n_Zn = 6,5 : 65 = 0,1 mol; n_S = 4,8 : 32 = 0,15 mol.
Theo phương trình, tỉ lệ 1 : 1 nên Zn hết, S dư 0,15 − 0,1 = 0,05 mol.
n_ZnS = 0,1 mol ⇒ m_ZnS = 0,1 × 97 = 9,7 g; m_{S dư} = 0,05 × 32 = 1,6 g.
Khối lượng chất rắn = 9,7 + 1,6 = 11,3 g (bằng 6,5 + 4,8 theo bảo toàn khối lượng ✔).

Bài luyện tập

Bài 1. Đun nóng 13 g Zn với 8 g S. Sau phản ứng hoàn toàn, tính khối lượng ZnS và chất còn dư.

Đáp án: n_Zn = 0,2 mol; n_S = 0,25 mol ⇒ S dư 0,05 mol (1,6 g); m_ZnS = 0,2 × 97 = 19,4 g.

Bài 2. Cần bao nhiêu gam Zn và S để điều chế 48,5 g ZnS (hiệu suất 100%)?

Đáp án: n_ZnS = 48,5 : 97 = 0,5 mol ⇒ m_Zn = 32,5 g; m_S = 16 g.

Bài 3. Cho 0,1 mol Zn tác dụng với S dư, hiệu suất phản ứng 80%. Tính khối lượng ZnS thu được.

Đáp án: lý thuyết thu 0,1 mol = 9,7 g; thực tế = 9,7 × 80% = 7,76 g.

Lỗi sai thường gặp

Quên ghi điều kiện t° nên phương trình bị coi là thiếu.
Nhầm sản phẩm thành ZnS₂ hay Zn₂S: Zn có hóa trị II, S trong sunfua có hóa trị II nên công thức là ZnS.
Không so sánh số mol để tìm chất dư trước khi tính khối lượng sản phẩm.
Nhầm vai trò: ở phản ứng này S là chất oxi hóa (khác với S + O₂ → SO₂, khi S là chất khử).

Câu hỏi thường gặp

Zn + S có cần điều kiện gì không?

Cần đun nóng (t°) để khơi mào phản ứng. Sau khi bắt đầu, phản ứng tỏa nhiều nhiệt nên tự tiếp diễn. Nên dùng bột Zn và bột S trộn đều.

Trong phản ứng Zn + S, chất nào là chất khử?

Zn là chất khử vì số oxi hóa tăng từ 0 lên +2. S là chất oxi hóa vì số oxi hóa giảm từ 0 xuống −2.

ZnS có tan trong nước không?

ZnS không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit mạnh như HCl, tạo ZnCl2 và khí H2S mùi trứng thối.

Zn + S tạo ra sản phẩm có màu gì?

Sản phẩm kẽm sunfua (ZnS) là chất rắn màu trắng, có thể hơi ngả vàng nhạt nếu lẫn lưu huỳnh dư hoặc tạp chất.