Lớp 11Hóa học

S + H2SO4 đặc → SO2 + H2O: cân bằng, điều kiện, hiện tượng

Trả lời nhanh

Sulfur (lưu huỳnh) tác dụng với sulfuric acid đặc, nóng chỉ tạo khí sulfur dioxide và nước:

S + 2H2SO4 (đặc) →t° 3SO2↑ + 2H2O

S là chất khử (0 → +4), H2SO4 là chất oxi hoá (+6 → +4). Điều đặc biệt: cả ba phân tử SO2 đều sinh ra từ hai nguồn khác nhau, 1 từ S và 2 từ acid, và phản ứng không tạo muối.

Phương trình S + H2SO4 đặc

Nội dung Chi tiết
Phương trình S + 2H2SO4 → 3SO2↑ + 2H2O
Điều kiện H2SO4 đặc, đun nóng
Chất khử S (số oxi hoá 0 → +4)
Chất oxi hoá H2SO4 (S: +6 → +4)
Tỉ lệ mol S : H2SO4 : SO2 : H2O = 1 : 2 : 3 : 2 (tổng hệ số = 8)
Loại phản ứng Phản ứng oxi hoá – khử, cụ thể là phản ứng đồng quy (hai nguyên tố S ở hai số oxi hoá khác nhau cùng về một số oxi hoá +4)

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

  • Điều kiện: acid phải đặc và được đun nóng. Sulfuric acid loãng không oxi hoá được sulfur vì trong acid loãng, tính oxi hoá do ion H+ quyết định, mà H+ không đủ mạnh để oxi hoá phi kim này.
  • Hiện tượng: sulfur (chất rắn màu vàng) tan dần trong acid nóng; có khí không màu, mùi hắc, gây ho thoát ra (SO2). Khác với phản ứng của kim loại, dung dịch sau phản ứng không có màu của ion kim loại vì không tạo muối.
  • Nhận biết khí SO2: dẫn khí qua dung dịch nước bromine màu vàng nâu, dung dịch nhạt màu dần: SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr. Có thể dùng dung dịch KMnO4 màu tím, dung dịch bị mất màu.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

  1. Xác định số oxi hoá thay đổi: S0 (đơn chất) → S+4 (trong SO2); S+6 (trong H2SO4) → S+4 (trong SO2).
  2. Viết các quá trình:
    • Quá trình oxi hoá: S0 → S+4 + 4e
    • Quá trình khử: S+6 + 2e → S+4
  3. Cân bằng electron: 1 nguyên tử S nhường 4e cần 2 nguyên tử S+6 nhận (mỗi nguyên tử nhận 2e). Nhân quá trình oxi hoá với 1, quá trình khử với 2.
  4. Đặt hệ số: 1S và 2H2SO4; số SO2 = 1 + 2 = 3.
  5. Cân bằng H, kiểm tra O: vế trái có 4 H → 2H2O. Oxygen: vế trái 2 × 4 = 8; vế phải 3 × 2 + 2 = 8. Phương trình đã cân bằng.

Điểm khác biệt so với kim loại tác dụng với H2SO4 đặc

Khi học phản ứng của sulfuric acid đặc, em đã gặp kim loại như copper (xem Cu + H2SO4 đặc nóng) hay iron (xem Fe + H2SO4 đặc nóng). Phản ứng với phi kim có ba điểm khác cần lưu ý:

Tiêu chí Kim loại + H2SO4 đặc S + H2SO4 đặc
Sản phẩm muối Có muối sulfate Không có muối
Vai trò của acid Một phần là chất oxi hoá, một phần làm môi trường tạo muối Toàn bộ acid đều là chất oxi hoá
Nguồn gốc SO2 Chỉ từ acid Từ cả S đơn chất và acid
Liên hệ n(H2SO4) và n(SO2) n(H2SO4) = 2n(SO2) n(H2SO4) = ⅔ n(SO2)

Vì vậy công thức tính nhanh “n(H2SO4) = 2n(SO2)” chỉ dùng cho kim loại, không áp dụng cho phi kim như S, C, P. Đây là lỗi rất hay gặp trong bài tập hỗn hợp.

Các phi kim khác phản ứng với H2SO4 đặc

Sulfuric acid đặc, nóng oxi hoá được nhiều phi kim, đưa chúng lên số oxi hoá cao:

  • Carbon: C + 2H2SO4 (đặc) →t° CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
  • Phosphorus: 2P + 5H2SO4 (đặc) →t° 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O

Điểm chung: phi kim bị oxi hoá lên oxide hoặc acid ứng với số oxi hoá cao, còn acid bị khử về SO2. Riêng với S, sản phẩm oxi hoá và sản phẩm khử trùng nhau (đều là SO2), nên phương trình chỉ có hai sản phẩm.

Vì sao không tạo SO3 hay H2SO4?

Về lí thuyết S có thể lên +6, nhưng chất oxi hoá ở đây lại chính là S+6. Khi cùng một nguyên tố ở hai số oxi hoá khác nhau phản ứng với nhau, sản phẩm thường có số oxi hoá nằm giữa hai mức ban đầu: chất khử đi lên, chất oxi hoá đi xuống, hai mức “gặp nhau” ở giữa chứ không vượt qua nhau. Giữa 0 và +6, mức trung gian bền của sulfur là +4 nên sản phẩm là SO2. Nắm quy tắc này, em tự suy ra sản phẩm mà không cần học thuộc (tương tự: 2H2S + SO2 → 3S + 2H2O, sulfur từ −2 và +4 gặp nhau ở mức 0).

Lưu ý an toàn

  • Sulfuric acid đặc háo nước mạnh, gây bỏng nặng; khi pha loãng phải rót từ từ acid vào nước, không làm ngược lại.
  • SO2 là khí độc, gây kích ứng đường hô hấp và là một nguyên nhân gây mưa acid. Thí nghiệm cần làm trong tủ hút hoặc có bông tẩm dung dịch kiềm (như NaOH) ở miệng ống nghiệm để hấp thụ khí: SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O.

Bài tập vận dụng có lời giải

Bài 1. Đun nóng 3,2 gam sulfur với lượng dư H2SO4 đặc. Tính thể tích SO2 thu được (đkc: 24,79 L/mol).

Giải: n(S) = 3,2 : 32 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(SO2) = 3n(S) = 0,3 mol. V = 0,3 × 24,79 = 7,437 L.

Bài 2. Tính khối lượng H2SO4 phản ứng ở bài 1.

Giải: n(H2SO4) = 2n(S) = 0,2 mol, m = 0,2 × 98 = 19,6 gam.

Bài 3. Trong phản ứng S + H2SO4 đặc, tỉ lệ số nguyên tử S bị oxi hoá và số nguyên tử S bị khử là bao nhiêu?

Giải: 1 nguyên tử S (đơn chất) bị oxi hoá; 2 nguyên tử S+6 bị khử. Tỉ lệ 1 : 2.

Bài 4. Đốt cháy sulfur trong oxygen và cho sulfur tác dụng với H2SO4 đặc đều tạo SO2. Nêu điểm khác nhau về chất oxi hoá.

Giải: Khi đốt, chất oxi hoá là O2 (O: 0 → −2): S + O2 →t° SO2. Khi tác dụng với acid đặc, chất oxi hoá là S+6 trong H2SO4.

Câu hỏi thường gặp

S tác dụng với H2SO4 đặc tạo ra sản phẩm gì?

Tạo khí sulfur dioxide (SO2) và nước: S + 2H2SO4 (đặc, t°) → 3SO2 + 2H2O. Phản ứng không tạo muối.

S có tác dụng với H2SO4 loãng không?

Không. H2SO4 loãng có tính oxi hoá do ion H+, không đủ mạnh để oxi hoá sulfur.

Trong phản ứng S + H2SO4 đặc, chất nào là chất khử?

S là chất khử (số oxi hoá 0 lên +4); H2SO4 là chất oxi hoá (S từ +6 xuống +4).

Tổng hệ số cân bằng của phản ứng là bao nhiêu?

1 + 2 + 3 + 2 = 8.

Bài học liên quan