Na2S2O3 + H2SO4: phương trình, hiện tượng, bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình: Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + S↓ + SO₂↑ + H₂O. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường với H₂SO₄ loãng. Hiện tượng: dung dịch vẩn đục màu vàng nhạt do lưu huỳnh tách ra, đồng thời có khí SO₂ mùi hắc thoát ra. Đây là phản ứng tự oxi hoá – khử của lưu huỳnh trong gốc thiosunfat.

Phương trình phản ứng Na₂S₂O₃ + H₂SO₄

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + S↓ + SO₂↑ + H₂O

Phương trình ion thu gọn: S₂O₃²⁻ + 2H⁺ → S↓ + SO₂↑ + H₂O

Phương trình này đã cân bằng sẵn với hệ số 1 – 1 – 1 – 1 – 1 – 1. Em kiểm tra lại bằng cách đếm nguyên tử mỗi vế:

Nguyên tố	Vế trái	Vế phải
Na	2	2
S	2 + 1 = 3	1 + 1 + 1 = 3
O	3 + 4 = 7	4 + 2 + 1 = 7
H	2	2

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: nhiệt độ thường, dùng dung dịch H₂SO₄ loãng (HCl loãng cũng cho kết quả tương tự).
Hiện tượng: dung dịch trong suốt ban đầu dần đục lại, xuất hiện kết tủa lưu huỳnh màu vàng nhạt (dạng huyền phù mịn); có khí không màu, mùi hắc (SO₂) thoát ra.
Lưu ý an toàn: SO₂ độc, gây kích ứng đường hô hấp. Khi làm thí nghiệm nên dùng lượng nhỏ và thao tác nơi thoáng khí.

Vì sao phản ứng tạo ra cả S và SO₂?

Natri thiosunfat là muối của axit thiosunfuric H₂S₂O₃. Axit này rất kém bền, vừa sinh ra đã phân huỷ ngay. Vì vậy phản ứng gồm hai bước:

Trao đổi: Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂S₂O₃
Phân huỷ: H₂S₂O₃ → S↓ + SO₂↑ + H₂O

Cộng hai bước, ta được phương trình tổng ở trên.

Bản chất oxi hoá – khử

Trong chương trình phổ thông, số oxi hoá trung bình của S trong S₂O₃²⁻ là +2. Ta xét hai quá trình:

Quá trình khử: S⁺² + 2e → S⁰
Quá trình oxi hoá: S⁺² → S⁺⁴ + 2e

Cùng một nguyên tố lưu huỳnh vừa tăng, vừa giảm số oxi hoá nên đây là phản ứng tự oxi hoá – khử (phản ứng dị phân). Na₂S₂O₃ vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử, còn H₂SO₄ loãng chỉ đóng vai trò cung cấp ion H⁺ (môi trường axit).

Lỗi hay gặp: nhiều bạn coi H₂SO₄ là chất oxi hoá vì có S⁺⁶. Thực tế S⁺⁶ trong axit loãng không đổi số oxi hoá, nó vẫn nằm nguyên trong Na₂SO₄.

Ứng dụng: thí nghiệm nghiên cứu tốc độ phản ứng

Phản ứng này rất hay được dùng trong bài “Tốc độ phản ứng” vì sản phẩm S làm đục dung dịch, giúp ta đo thời gian một cách trực quan. Cách làm thường gặp: đặt cốc dưới có tờ giấy vẽ dấu thập, rót hai dung dịch vào rồi bấm giờ đến khi không còn nhìn thấy dấu thập qua lớp dung dịch.

Tăng nồng độ Na₂S₂O₃ hoặc H₂SO₄ → dung dịch đục nhanh hơn → tốc độ phản ứng tăng.
Tăng nhiệt độ → phản ứng xảy ra nhanh hơn, thời gian chờ ngắn lại.

Mẹo nhớ: “đục nhanh = phản ứng nhanh”, thời gian tỉ lệ nghịch với tốc độ.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 15,8 gam Na₂S₂O₃ tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng dư. Tính khối lượng S và thể tích SO₂ (đktc).

Giải: M(Na₂S₂O₃) = 158 g/mol nên n = 15,8 : 158 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(S) = n(SO₂) = 0,1 mol. Khối lượng S = 0,1 × 32 = 3,2 gam; V(SO₂) = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít.

Bài 2. Trộn 50 mL dung dịch Na₂S₂O₃ 0,2M với 50 mL dung dịch H₂SO₄ 0,1M. Chất nào còn dư? Tính khối lượng S thu được.

Giải: n(Na₂S₂O₃) = 0,05 × 0,2 = 0,01 mol; n(H₂SO₄) = 0,05 × 0,1 = 0,005 mol. Tỉ lệ phản ứng 1 : 1 nên H₂SO₄ hết, Na₂S₂O₃ dư 0,005 mol. n(S) = 0,005 mol, m(S) = 0,005 × 32 = 0,16 gam.

Bài 3. Viết phương trình ion thu gọn khi cho dung dịch Na₂S₂O₃ tác dụng với dung dịch HCl loãng.

Giải: Na₂S₂O₃ + 2HCl → 2NaCl + S↓ + SO₂↑ + H₂O; ion thu gọn: S₂O₃²⁻ + 2H⁺ → S↓ + SO₂↑ + H₂O (giống với H₂SO₄ loãng).

Câu hỏi thường gặp

Na2S2O3 tác dụng với H2SO4 tạo ra những chất nào?

Tạo natri sunfat Na2SO4, lưu huỳnh S kết tủa vàng, khí lưu huỳnh đioxit SO2 và nước, theo tỉ lệ mol 1 : 1 : 1 : 1 : 1.

Phản ứng Na2S2O3 + H2SO4 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?

Có. Lưu huỳnh số oxi hoá +2 trong S2O3(2-) vừa giảm xuống 0 (tạo S) vừa tăng lên +4 (tạo SO2), nên đây là phản ứng tự oxi hoá – khử.

Vì sao dung dịch bị đục khi cho Na2S2O3 vào axit?

Axit thiosunfuric sinh ra bị phân huỷ nhanh, giải phóng lưu huỳnh dạng hạt rất mịn, không tan trong nước nên làm dung dịch vẩn đục màu vàng nhạt.

Phản ứng này dùng để làm gì trong học tập?

Dùng trong thí nghiệm khảo sát tốc độ phản ứng: đo thời gian từ lúc trộn đến khi dung dịch đục đủ để che dấu thập phía dưới, từ đó so sánh ảnh hưởng của nồng độ và nhiệt độ.