SO2 + KMnO4 + H2O: Phương trình, cân bằng, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình đúng: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄. SO₂ đóng vai trò chất khử (S⁺⁴ lên S⁺⁶), KMnO₄ là chất oxi hoá (Mn⁺⁷ xuống Mn⁺²). Hiện tượng: dung dịch màu tím nhạt dần rồi mất màu.

Phương trình phản ứng SO₂ tác dụng với KMnO₄

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

Điều kiện: nhiệt độ thường, SO₂ sục vào dung dịch KMnO₄.
Hiện tượng: dung dịch tím của ion MnO₄^– bị nhạt màu dần, cuối cùng trở nên không màu (ion Mn²⁺ gần như không màu ở nồng độ loãng).
Sản phẩm: mangan(II) sunfat, kali sunfat và axit sunfuric.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Làm lần lượt theo 4 bước quen thuộc:

Xác định số oxi hoá thay đổi: S⁺⁴O₂ → H₂S⁺⁶O₄; KMn⁺⁷O₄ → Mn⁺²SO₄.
Viết quá trình cho – nhận electron:

S⁺⁴ → S⁺⁶ + 2e (quá trình oxi hoá)

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² (quá trình khử)
Nhân hệ số cho số electron cho = nhận: bội chung nhỏ nhất của 2 và 5 là 10, nên nhân 5 cho quá trình của S và nhân 2 cho quá trình của Mn.
Đặt hệ số vào phương trình: 5SO₂ + 2KMnO₄ → … Sau đó cân bằng S, K, rồi H và O bằng H₂O.

Kiểm tra lại số nguyên tử hai vế:

Nguyên tố	Vế trái	Vế phải
S	5	2 + 1 + 2 = 5
K	2	2
Mn	2	2
H	4	4
O	10 + 8 + 2 = 20	8 + 4 + 8 = 20

Phương trình ion thu gọn

5SO₂ + 2MnO₄^– + 2H₂O → 5SO₄^2– + 2Mn²⁺ + 4H⁺

Kiểm tra điện tích: vế trái là 2×(–1) = –2; vế phải là 5×(–2) + 2×(+2) + 4×(+1) = –2. Hai vế bằng nhau nên phương trình đúng. Nhờ phương trình này, em thấy phản ứng tạo ra H⁺ nên dung dịch sau phản ứng có tính axit.

Vì sao SO₂ làm mất màu thuốc tím?

Trong SO₂, lưu huỳnh có số oxi hoá +4, nằm ở mức trung gian giữa –2 và +6 nên vừa có tính khử, vừa có tính oxi hoá. Gặp chất oxi hoá mạnh như KMnO₄, Br₂, nước clo… thì SO₂ thể hiện tính khử. Gặp chất khử mạnh như H₂S thì SO₂ thể hiện tính oxi hoá.

Mẹo nhớ: “Gặp chất mạnh thì SO₂ nhường electron”. Đây là phản ứng đặc trưng để nhận biết SO₂ khi có mặt khí CO₂, vì CO₂ không làm mất màu thuốc tím.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là S hoặc H₂S. Sai, vì SO₂ bị oxi hoá lên +6 nên tạo SO₄^2– (H₂SO₄).
Quên H₂O ở vế trái nên không cân bằng được H và O.
Viết sản phẩm là MnO₂ (kết tủa nâu đen). MnO₂ chỉ tạo ra trong môi trường trung tính hoặc bazơ yếu. Ở đây phản ứng sinh axit nên sản phẩm là Mn²⁺.
Nhầm vai trò: SO₂ là chất khử, không phải chất oxi hoá.

Bài tập vận dụng (tự đặt, có đáp án)

Bài 1. Tổng hệ số (số nguyên, tối giản) của các chất trong phương trình SO₂ + KMnO₄ + H₂O → MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂SO₄ bằng bao nhiêu?

Đáp án: 5 + 2 + 2 + 2 + 1 + 2 = 14.

Bài 2. Sục V lít khí SO₂ (đkc, 1 mol khí ở 24,79 lít) vào 100 mL dung dịch KMnO₄ 0,02M thì dung dịch vừa mất màu hoàn toàn. Tính V.

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 × 24,79 ≈ 0,124 lít (khoảng 124 mL).

Bài 3. Cho 0,1 mol SO₂ phản ứng vừa đủ với dung dịch KMnO₄. Tính số mol KMnO₄ đã dùng và số mol H₂SO₄ sinh ra.

Đáp án: n(KMnO₄) = 0,1 × 2/5 = 0,04 mol; n(H₂SO₄) = 0,1 × 2/5 = 0,04 mol.

Tóm tắt cần nhớ

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄.
Tỉ lệ mol SO₂ : KMnO₄ = 5 : 2.
SO₂ là chất khử; KMnO₄ là chất oxi hoá; dung dịch mất màu tím.
Dùng dung dịch KMnO₄ (hoặc nước brom) để nhận biết SO₂, phân biệt với CO₂.

Câu hỏi thường gặp

SO2 tác dụng với KMnO4 có hiện tượng gì?

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

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

SO2 là chất khử vì lưu huỳnh tăng số oxi hoá từ +4 lên +6. KMnO4 là chất oxi hoá vì Mn giảm từ +7 xuống +2.

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

Có. SO2 làm mất màu dung dịch KMnO4, còn CO2 không phản ứng nên dung dịch vẫn giữ màu tím.

Tỉ lệ mol giữa SO2 và KMnO4 trong phản ứng là bao nhiêu?

Tỉ lệ n(SO2) : n(KMnO4) = 5 : 2, theo phương trình 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4.