SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4

Trả lời nhanh

Phương trình cân bằng: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄. SO₂ thể hiện tính khử, KMnO₄ là chất oxi hóa mạnh. Hiện tượng: dung dịch màu tím nhạt dần rồi mất màu (thành dung dịch gần như không màu) khi dẫn khí SO₂ vào.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hóa. S trong SO₂: +4 → +6 trong sulfate (nhường 2e). Mn trong KMnO₄: +7 → +2 trong MnSO₄ (nhận 5e).
Viết quá trình.
S⁺⁴ → S⁺⁶ + 2e (nhân 5)
Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² (nhân 2)
Đặt hệ số. 5SO₂ + 2KMnO₄ + H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂SO₄.
Cân bằng S. Vế trái 5 S; vế phải có 2 (MnSO₄) + 1 (K₂SO₄) + x (H₂SO₄) = 5 nên x = 2.
Cân bằng H và O. 2H₂SO₄ có 4H nên cần 2H₂O ở vế trái. Kiểm tra O: 10 + 8 + 2 = 20 và 8 + 4 + 8 = 20.

Kết quả: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄.

Phương trình ion thu gọn

5SO₂ + 2MnO₄⁻ + 2H₂O → 5SO₄²⁻ + 2Mn²⁺ + 4H⁺

Kiểm tra điện tích: vế trái −2, vế phải −10 + 4 + 4 = −2. Phương trình ion cho thấy phản ứng tạo ra ion H⁺ nên dung dịch sau phản ứng có tính acid.

Hiện tượng và ý nghĩa nhận biết

Dung dịch KMnO₄ màu tím bị nhạt màu rồi mất màu khi dẫn SO₂ vào, vì ion MnO₄⁻ (màu tím) chuyển thành Mn²⁺ (gần như không màu, rất nhạt).
Phản ứng dùng để nhận biết SO₂ và phân biệt với CO₂: CO₂ không làm mất màu dung dịch KMnO₄, còn SO₂ thì có.
Cũng có thể dùng để loại SO₂ lẫn trong hỗn hợp khí khi cần thu CO₂ tinh khiết hơn.

Vì sao SO₂ là chất khử ở phản ứng này?

Lưu huỳnh trong SO₂ có số oxi hóa +4, nằm giữa −2 và +6 nên vừa có thể tăng, vừa có thể giảm. Khi gặp chất oxi hóa mạnh như KMnO₄, S⁺⁴ bị oxi hóa lên S⁺⁶. Ngược lại, khi gặp chất khử mạnh như H₂S, SO₂ thể hiện tính oxi hóa (tạo S).

Môi trường phản ứng quyết định sản phẩm khử của KMnO₄

Môi trường acid: MnO₄⁻ bị khử thành Mn²⁺ (gần như không màu). Phản ứng với SO₂ thuộc trường hợp này vì phản ứng tự tạo ra H₂SO₄.
Môi trường trung tính hoặc kiềm yếu: sản phẩm thường là MnO₂ kết tủa màu nâu đen.
Môi trường kiềm mạnh: sản phẩm là K₂MnO₄ màu lục.

Vì vậy khi đề cho sẵn sản phẩm là MnSO₄, K₂SO₄, H₂SO₄ thì có nghĩa là phản ứng xảy ra trong môi trường acid, và hệ số 5 : 2 chính là kết quả của thăng bằng electron 2e và 5e.

So sánh với phản ứng của SO₂ với nước brom

SO₂ cũng làm mất màu nước brom: SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄. Cả hai phản ứng đều cho thấy tính khử của SO₂. Điểm khác là KMnO₄ chuyển từ tím sang gần như không màu, còn nước brom chuyển từ màu vàng nâu sang không màu. Hai thuốc thử này đều dùng được để nhận biết SO₂ trong thực hành.

Lưu ý an toàn: SO₂ là khí độc, gây kích ứng đường hô hấp; thí nghiệm phải làm trong tủ hút hoặc nơi thoáng gió, với lượng khí nhỏ.

Lỗi sai thường gặp

Quên rằng H₂O là chất tham gia phản ứng nên bỏ sót ở vế trái.
Viết sản phẩm Mn là MnO₂. Trong môi trường acid (do tạo H₂SO₄), sản phẩm khử là Mn²⁺.
Nhầm hệ số của KMnO₄ và SO₂ (2 và 5) do đảo chiều thăng bằng electron.
Cho rằng CO₂ cũng làm mất màu KMnO₄; CO₂ không có tính khử nên không phản ứng.

Luyện tập

Dẫn V lít SO₂ (đktc) vào 100 ml dung dịch KMnO₄ 0,02M thì vừa làm mất màu hoàn toàn. Tính V. Đáp án: n(KMnO₄) = 0,002 mol; n(SO₂) = 0,002 × 5 : 2 = 0,005 mol; V = 0,005 × 22,4 = 0,112 lít (112 ml).
Tính tổng hệ số các chất trong phương trình đã cân bằng. Đáp án: 5 + 2 + 2 + 2 + 1 + 2 = 14.
Dùng thuốc thử nào phân biệt hai khí SO₂ và CO₂? Đáp án: dung dịch KMnO₄ (hoặc nước brom); SO₂ làm mất màu còn CO₂ thì không.
Để làm mất màu hoàn toàn 50 ml dung dịch KMnO₄ 0,1M cần dùng tối thiểu bao nhiêu lít SO₂ (đktc)? Đáp án: n(KMnO₄) = 0,005 mol; n(SO₂) = 0,005 × 5 : 2 = 0,0125 mol; V = 0,0125 × 22,4 = 0,28 lít. Khi đó khối lượng H₂SO₄ tạo thành là 0,005 × 98 = 0,49 gam.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: CO2 + NaOH: phương trình, tỉ lệ mol tạo Na2CO3 hay NaHCO3 và bài tập.

Câu hỏi thường gặp

Phương trình SO2 tác dụng với KMnO4 được cân bằng thế nào?

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4.

Hiện tượng khi dẫn SO2 vào dung dịch KMnO4 là gì?

Dung dịch màu tím nhạt dần rồi mất màu.

Trong phản ứng, SO2 đóng vai trò gì?

SO2 là chất khử vì số oxi hóa của S tăng từ +4 lên +6.

Có thể dùng KMnO4 để phân biệt SO2 và CO2 không?

Có. SO2 làm mất màu dung dịch KMnO4 còn CO2 thì không.