Các oxit và hidroxit của lưu huỳnh? Tính chất và ứng dụng?

SO₂ (Lưu huỳnh điôxit hay anhiđrit sunfurơ)

SO₂ là sản phẩm chính của sự đốt cháy hợp chất lưu huỳnh và nó là một mối lo môi trường đáng kể. SO₂ thường được mô tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị đốt cháy". Là nguyên nhân gây ra hiện tượng mưa axit.

Tính chất vật lý của SO₂:

Lưu huỳnh điôxit là một khí vô cơ không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc, độc, tan và tác dụng được với nước.

Tính chất hóa học của SO₂:

SO₂ là một ôxit axit, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H₂SO₃ (nhưng nó vẫn có đầy đủ tính chất hóa học của axit). H₂SO₃ mạnh hơn axit sunfuhidric và axit cacbonic.

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

• Tác dụng với dung dịch bazơ:

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

SO₂ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Lưu ý: Tùy vào tỉ lệ mà khi tác dụng với dung dịch bazơ sẽ tạo ra 2 loại muối khác nhau sunfit và hidrosunfit.

• Tác dụng oxit bazơ:

SO₂ + CaO → CaSO₃

SO₂ vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa (vì có số oxi hóa +4 nằm giữa các số oxi hóa khác)

• Tính oxi hóa:

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O

SO₂ + 2Mg → S + 2MgO

• Tính khử:

SO₂ + Br₂ + 2H₂O →  2HBr + H₂SO₄

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

Điều chế SO₂:

• Trong phòng thí nghiệm:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + SO₂

• Trong công nghiệp:

- Đốt lưu huỳnh: S + O₂ (t^o) → SO₂

- Đốt pyrit sắt (FeS₂):

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

-Cho kim loại tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng:

Cu

+

2H2SO4

→

2H2O

+

SO2

+

CuSO4

 

(Thu SO₂ bằng cách đẩy không khí)

Nhận biết SO₂:

• Làm quỳ tím ẩm chuyển thành màu đỏ.
• Làm mất màu dung dịch nước brom, dung dịch thuốc tím... ( 2 phương trình tính khử)

Ứng dụng SO₂:

• Sản xuất axit sunfuric(Ứng dụng quan trọng nhất)
• Tẩy trắng giấy, bột giấy, tẩy màu dung dịch đường
• Đôi khi được dùng làm chất bảo quản cho các loại quả sấy khô như mơ, vải..., do thuộc tính chống nấm mốc, và nó được gọi là E220 khi sử dụng vào việc này ở châu Âu. Với công dụng là một chất bảo quản, nó duy trì màu sắc, mẫu mã đẹp của hoa quả và chống sự thối rữa. Nó cũng được dùng làm chất kháng khuẩn và chống ôxi hóa trong sản xuất rượu vang hay làm chất bảo quản và tẩy màu cho mật đường.

SO₃ (Lưu huỳnh triôxit)

Là chất lỏng không màu, tan vô hạn trong nước và axit sulfuric. Trioxide lưu huỳnh khô tuyệt đối không ăn mòn kim loại. Ở thể khí, đây là một chất gây ô nhiễm nghiêm trọng và là tác nhân chính trong các trận mưa axit.

Cấu tạo và liên kết của SO₃:

Khí SO₃ có cấu tạo phân tử tam diện phẳng và đối xứng, như được dự đoán trước bởi lý thuyết VSEPR.

Nguyên tử lưu huỳnh có chỉ số oxy hóa là +6, điện tích là 0 và bao quanh bởi 6 cặp electron.

Tính chất hóa học của SO₃:

SO₃ là chất anhydrit của H₂SO₄. Do đó, các phản ứng sau sẽ xảy ra:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄ ( phản ứng tỏa nhiều nhiệt )

Lưu huỳnh trioxit cũng phản ứng với lưu huỳnh diclorua để tạo ra chất thuốc thử hữu dụng thionyl clorua.

SO₃ + SCl₂ → SOCl₂ + SO₂

Ở nhiệt độ cao Lưu huỳnh trioxit bị nhiệt phân khi có chất xúc tác là oxit vanadi (V).

SO₃ → SO₂ + O₂

Ứng dụng của SO₃:

SO₃ ít có ứng dụng trong thực tế, nhưng lại là sản phẩm trung gian để sản xuất axit sunfuric.

Trong công nghiệp người ta sản xuất SO₃ bằng cách oxi hóa SO₂:

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (với xúc tác V₂O₅, ở nhiệt độ cao khoảng 450 - 500 °C)

H₂S (Hydro sunfua)

Tính chất vật lý của H₂S:

H₂S là hợp chất khí ở điều kiện nhiệt độ thường, không màu, mùi trứng thối, nặng hơn không khí, rất độc. Chỉ 0,1% H₂S trong không khí đã gây nhiễm độc mạnh. Hóa lỏng ở −60⁰C, hóa rắn ở −86⁰C.

Tính chất hóa học của H₂S:

Tính axit yếu:

Khí H₂S tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfuahiđric rất yếu (yếu hơn axit H₂CO₃). Axit sunfuahiđric tác dụng với các dung dịch bazơ như NaOH, tạo nên 2 loại muối: muối trung hòa chứa ion S^2- hay muối axit chứa ion HS^-, tùy vào tỉ lệ các chất tham gia phản ứng.

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O

H₂S + NaOH → NaHS + H₂O

Đặc biệt H₂S tác dụng với các dung dịch muối cacbonat kim loại kiềm chỉ tạo ra muối hiđro cacbonat.

H₂S + Na₂CO₃ → NaHCO₃ + NaHS

Tính khử mạnh:

• Trong axit H₂S và các muối của nó (S có số oxi hoá -2) nên là chất khử mạnh. H₂S cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh.

2H₂S + 3O₂ → 2 H₂O + 2SO₂

• Nếu không cung cấp đủ không khí, H₂S bị oxi hóa thành S. Clo có thể oxi hoá H₂S thành H₂SO₄ (khi có nước).

4Cl₂ + H₂S + 4H₂O → H₂SO₄ + 8 HCl

• H₂S tác dụng với các kim loại kiềm tạo thành muối axit.

2H₂S + 2K → 2KHS + H₂

• Còn với các kim loại khác thì tạo thành muối sunfua. H₂S khan không tác dụng với Cu, Ag, Hg, nhưng khi có mặt hơi nước thì lại tác dụng khá nhanh làm cho bề mặt các kim loại này bị xám lại.

4 Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O

Trạng thái tự nhiên và điều chế:

Trong tự nhiên H₂S có trong một số nước suối, trong khí núi lửa và bốc ra từ xác chết của người và động vật...

Trong công nghiệp người ta không sản xuất H₂S. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế bằng phản ứng hóa học của HCl với FeS:

2HCl + FeS → FeCl₂ + H₂S

Wikihoidap.org đã cung cấp cho bạn đọc về tính chất và ứng dụng của các oxit và hợp chất của lưu huỳnh. Còn một bài phân tích về axit sunfuric là chúng ta sẽ có những kiến thức tổng quan nhất về lưu huỳnh cũng như các hợp chất chứa lưu huỳnh. Hãy đón đọc bài viết mới nhất cùng Wikihoidap.org. Thân chào và hẹn gặp lại!