SO2 + KMnO4 hiện tượng: phương trình, giải thích

Trả lời nhanh

Khi sục khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄, màu tím nhạt dần rồi mất màu hoàn toàn (khi SO₂ đủ hoặc dư). Phương trình: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄. SO₂ là chất khử, làm ion MnO₄^– (màu tím) biến thành Mn²⁺ (gần như không màu).

Đề bài và hiện tượng quan sát được

Đề thường gặp: “Sục khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄ (thuốc tím), màu tím nhạt dần rồi mất màu. Biết sản phẩm tạo thành có MnSO₄, H₂SO₄… Viết phương trình phản ứng.” Phần mô tả hiện tượng đã cho sẵn đáp án: dung dịch KMnO₄ màu tím bị nhạt dần rồi mất màu.

Lưu ý: ngoài MnSO₄ và H₂SO₄, phải có thêm K₂SO₄ để bảo toàn nguyên tố K. Còn H₂O là chất tham gia (vế trái), không phải sản phẩm.

Phương trình phản ứng

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

Phương trình ion thu gọn: 5SO₂ + 2MnO₄^– + 2H₂O → 5SO₄^2– + 2Mn²⁺ + 4H⁺

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá thay đổi: S⁺⁴ (trong SO₂) → S⁺⁶ (trong SO₄^2–); Mn⁺⁷ (trong KMnO₄) → Mn⁺² (trong MnSO₄).
Viết quá trình: S⁺⁴ → S⁺⁶ + 2e (nhân 5); Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² (nhân 2).
Đặt hệ số: 5SO₂ và 2KMnO₄; suy ra 2MnSO₄, 1K₂SO₄.
Cân bằng S: vế trái 5 nguyên tử, vế phải đã có 1 + 2 = 3 trong muối nên cần 2H₂SO₄.
Cân bằng H bằng 2H₂O ở vế trái, kiểm tra O: 10 + 8 + 2 = 20 = 4 + 8 + 8. Đúng.

Vì sao dung dịch mất màu?

Màu tím của dung dịch do ion MnO₄^– (Mn có số oxi hoá +7).
SO₂ có S ở mức +4 (mức trung gian) nên vừa có tính khử vừa có tính oxi hoá; gặp chất oxi hoá mạnh như KMnO₄, nó thể hiện tính khử.
MnO₄^– bị khử thành Mn²⁺ – ion này loãng gần như không màu (chỉ hồng rất nhạt), nên dung dịch mất màu.
Phản ứng tạo H₂SO₄ nên dung dịch sau phản ứng có tính axit.

Ứng dụng: nhận biết SO₂

Phản ứng này dùng để nhận biết SO₂ và tách SO₂ khỏi hỗn hợp khí. Ví dụ: dẫn hỗn hợp CO₂ và SO₂ qua dung dịch KMnO₄ dư, SO₂ bị giữ lại, khí thoát ra là CO₂ (CO₂ không làm mất màu thuốc tím). Tương tự, SO₂ cũng làm mất màu dung dịch brom.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là SO₃ hoặc kết tủa MnO₂: MnO₂ (kết tủa nâu đen) chỉ xuất hiện trong môi trường trung tính/kiềm yếu; ở đây phản ứng sinh axit nên tạo Mn²⁺.
Quên K₂SO₄ hoặc để H₂O ở vế phải.
Kết luận “SO₂ là chất oxi hoá” – sai, ở đây S⁺⁴ tăng lên +6.
Mẹo nhớ hệ số: “5 – 2 – 2 → 1 – 2 – 2” (5SO₂, 2KMnO₄, 2H₂O → 1K₂SO₄, 2MnSO₄, 2H₂SO₄).

Bài luyện tập

Bài 1. Cần bao nhiêu lít SO₂ (đktc) để làm mất màu hoàn toàn 100 ml dung dịch KMnO₄ 0,02M?

Đáp án: n(KMnO₄) = 0,1 × 0,02 = 0,002 mol. Theo phương trình, n(SO₂) = 0,002 × 5/2 = 0,005 mol, V = 0,005 × 22,4 = 0,112 lít.

Bài 2. Sục 2,8 lít SO₂ (đktc) vào dung dịch KMnO₄ vừa đủ. Tính khối lượng KMnO₄ đã phản ứng (K = 39, Mn = 55, O = 16).

Đáp án: n(SO₂) = 2,8/22,4 = 0,125 mol; n(KMnO₄) = 0,125 × 2/5 = 0,05 mol; m = 0,05 × 158 = 7,9 gam.

Bài 3. Khí nào sau đây không làm mất màu dung dịch thuốc tím: SO₂, H₂S, CO₂?

Đáp án: CO₂ (C đã ở mức oxi hoá cao nhất +4, không có tính khử); SO₂ và H₂S đều có tính khử nên làm mất màu.

Câu hỏi thường gặp

Sục SO2 vào dung dịch KMnO4 có hiện tượng gì?

Dung dịch KMnO4 màu tím nhạt dần rồi mất màu hoàn toàn khi SO2 đủ hoặc dư, vì MnO4⁻ bị khử thành Mn²⁺ gần như không màu.

Trong phản ứng SO2 + KMnO4, chất nào là chất khử, chất nào là chất oxi hoá?

SO2 là chất khử (S+4 lên S+6), KMnO4 là chất oxi hoá (Mn+7 xuống Mn+2).

Vì sao phản ứng không tạo kết tủa MnO2?

Phản ứng sinh ra H2SO4 nên môi trường axit, MnO4⁻ bị khử sâu đến Mn²⁺ chứ không dừng ở MnO2 (kết tủa nâu đen, tạo ra trong môi trường trung tính hoặc kiềm).

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

Được. SO2 làm mất màu dung dịch KMnO4 còn CO2 thì không có hiện tượng gì.