So2 + o2 + h2o thành 2H2SO4: đếm đủ S, H và O
Lớp 10Hóa học

SO2 + O2 + H2O → H2SO4: cân bằng phương trình, điều kiện và bài tập

Trả lời nhanh

Phương trình đúng là 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4. Trong phản ứng này SO2 là chất khử (S từ +4 lên +6), O2 là chất oxi hoá. Phản ứng cần có xúc tác (bụi kim loại, NO2 trong khí quyển hoặc V2O5 trong công nghiệp), đây cũng là nguồn gốc của mưa axit.

Phương trình phản ứng

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 (có xúc tác)

Chất Vai trò Trạng thái, tính chất
SO2 Chất khử Khí không màu, mùi hắc, độc
O2 Chất oxi hoá Khí không màu, không mùi
H2O Môi trường, tham gia tạo axit Lỏng (hoặc hơi nước, giọt mây)
H2SO4 Sản phẩm Axit mạnh, tan tốt trong nước

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

  1. Xác định số oxi hoá: S trong SO2 là +4, trong H2SO4 là +6; O trong O2 là 0, trong sản phẩm là −2.
  2. Viết quá trình: S+4 → S+6 + 2e (quá trình oxi hoá); O2 + 4e → 2O−2 (quá trình khử).
  3. Cân bằng electron cho – nhận: nhân quá trình oxi hoá với 2, quá trình khử với 1 → 2SO2 + O2.
  4. Hoàn thiện: 2 S tạo 2H2SO4, cần 4 H nên có 2H2O.
  5. Kiểm tra: vế trái có S = 2, H = 4, O = 4 + 2 + 2 = 8; vế phải S = 2, H = 4, O = 8. Cân bằng.

Mẹo nhớ: cứ 2 phân tử SO2 thì cần đúng 1 phân tử O2 (vì O2 nhận 4e, mỗi SO2 nhường 2e) và 2 phân tử nước.

Điều kiện và hiện tượng

SO2 hoà tan trong nước chỉ tạo axit sunfurơ yếu H2SO3. Muốn lên H2SO4 thì cần oxi hoá lưu huỳnh +4 lên +6, và O2 ở điều kiện thường phản ứng rất chậm với SO2. Vì vậy phải có xúc tác.

  • Trong khí quyển: hạt bụi chứa ion kim loại (Fe, Mn), ozon, H2O2 hoặc NO2 đóng vai trò thúc đẩy quá trình oxi hoá SO2 trong giọt mây.
  • Trong công nghiệp: SO2 không cho trực tiếp vào nước cùng O2 mà oxi hoá thành SO3 trước (V2O5, 450–500 °C).
  • Hiện tượng: khó quan sát bằng mắt thường. Trong thực tế ta nhận ra qua dung dịch thu được làm quỳ tím hoá đỏ, pH giảm dần, và khi thêm dung dịch BaCl2 thấy kết tủa trắng BaSO4 không tan trong axit.

Hai bước thực tế của quá trình

Phản ứng gộp ở trên thực chất là tổng của hai phản ứng nối tiếp:

  1. 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 (xúc tác, nhiệt độ cao; phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt)
  2. SO3 + H2O → H2SO4 (rất mạnh, toả nhiều nhiệt)

Cộng hai phương trình (nhân phương trình 2 với 2) ta được 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4. Cách nhìn này giúp bạn hiểu vì sao đề thường cho chuỗi SO2 → SO3 → H2SO4.

Ý nghĩa thực tiễn

Mưa axit

Khi đốt than, dầu chứa lưu huỳnh, khí SO2 thải vào không khí. Tại đó SO2 bị oxi hoá và kết hợp với hơi nước tạo H2SO4, rơi xuống theo nước mưa (pH thường dưới 5,6). Mưa axit làm ăn mòn công trình, hại cây trồng, làm chua đất và nước hồ.

Sản xuất axit sunfuric

Quy trình tiếp xúc gồm ba giai đoạn: đốt S hoặc FeS2 tạo SO2; oxi hoá SO2 thành SO3 bằng V2O5; hấp thụ SO3 bằng H2SO4 đặc 98% để tạo oleum rồi pha loãng bằng nước. Người ta không hấp thụ SO3 trực tiếp bằng nước vì sinh nhiều nhiệt, tạo sương mù axit khó thu hồi.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết SO2 + H2O → H2SO4: sai, sản phẩm đúng là H2SO3 (phản ứng thuận nghịch).
  • Quên hệ số 2 trước H2O hoặc H2SO4 nên sai số nguyên tử H, O.
  • Cho rằng SO2 chỉ có tính khử: SO2 vừa khử vừa oxi hoá, nhưng với O2 thì nó thể hiện tính khử.
  • Bỏ qua xúc tác khi viết điều kiện phản ứng.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Oxi hoá hoàn toàn 6,4 g SO2 bằng O2 dư và nước (có xúc tác). Tính khối lượng H2SO4 thu được và thể tích O2 (đktc) đã phản ứng.

Đáp án: n(SO2) = 6,4 : 64 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(H2SO4) = 0,1 mol, m = 0,1 × 98 = 9,8 g. n(O2) = 0,05 mol, V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.

Bài 2. Từ 2,24 lít SO2 (đktc), hiệu suất toàn quá trình 80%, thu được bao nhiêu gam H2SO4?

Đáp án: n(SO2) = 0,1 mol → lý thuyết 0,1 mol H2SO4; thực tế 0,1 × 0,8 = 0,08 mol → m = 0,08 × 98 = 7,84 g.

Bài 3. Xác định chất khử, chất oxi hoá và tổng số electron trao đổi khi 2 mol SO2 phản ứng.

Đáp án: SO2 là chất khử, O2 là chất oxi hoá. Mỗi S nhường 2e nên 2 mol SO2 nhường 4 mol e, O2 (1 mol) nhận 4 mol e.

Câu hỏi thường gặp

SO2 + O2 + H2O tạo ra chất gì?

Tạo axit sunfuric H2SO4 theo phương trình 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4, phản ứng cần có xúc tác.

SO2 là chất khử hay chất oxi hoá trong phản ứng này?

SO2 là chất khử vì số oxi hoá của lưu huỳnh tăng từ +4 lên +6, còn O2 là chất oxi hoá.

Vì sao SO2 tan trong nước không tạo trực tiếp H2SO4?

SO2 tan trong nước chỉ tạo H2SO3 là axit yếu, không bền. Muốn thành H2SO4 phải có chất oxi hoá như O2 cùng xúc tác.

Phản ứng này liên quan gì đến mưa axit?

Khí SO2 từ đốt nhiên liệu hoá thạch bị oxi hoá và hoà tan trong hơi nước tạo H2SO4, làm nước mưa có pH thấp, gây mưa axit.

Bài học liên quan