Bài 32. Hiđro sunfua – Lưu huỳnh đioxit – Lưu huỳnh trioxit

A. HIĐRO SUNFUA

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

Hiđro sunfua là khí không màu, mùi trứng thối, nặng hơn không khí  (d=3429≈1,17). Hóa lỏng ở  −60^oC, hóa rắn ở  −86^oC. Khí  H2S  tan trong nước  (ở  20^oC  và  1atm, khí hiđro sunfua có độ tan  S=0,38g/100g H2O). Khí  H2S  rất độc, không khí có chứa lượng nhỏ khí này có thể gây ngộ độc nặng cho người và động vật.

II - TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1.Tính axit yếu

Hiđro sunfua tan trong nước tạo thành dung dịch axit rất yếu (yếu hơn axit cacbonic), có tên là axit sunfuhiđric  (H₂S).

Axit sunfuhiđric tác dụng với kiềm tạo nên  2  loại muối: muối trung hòa, như  Na₂S  chứa ion  S²⁻  và muối axit như  NaHS  chứa ion  HS⁻.

2. Tính khử mạnh

Trong hợp chất  H₂S, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa thấp nhất là  −2. Khi tham gia phản ứng hóa học, tùy thuộc vào bản chất và nồng độ của chất oxi hóa, nhiệt độ,...mà nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa  −2 (S⁻²)   có thể bị oxi hóa thành lưu huỳnh tự do  (S⁰), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa  +4 (S⁺⁴), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa  +6 (S⁺⁶). Vì vậy, hiđro sunfua có tính khử mạnh.

Các thí dụ sau đây chứng minh cho tính khử của hiđro sunfua:

- Hidrosunfua tác dụng với oxi:

- Dung dịch axit sunfuhiđric tiếp xúc với không khí, nó dần trở nên vẩn đục màu vàng, do oxi của không khí đã oxi hóa  H₂S  thành  S⁰:

                   2H₂S+ O₂→2H₂O +2S

-Ở nhiệt độ cao, khí  H₂S  cháy trong không khí với ngọn lửa xanh nhạt,  H₂S  bị oxi hóa thành  SO₂:

                   2H₂S  +   3O₂ → 2H₂O + 2SO₂

III - TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN ĐIỀU CHẾ

Trong tự nhiên, hiđro sunfua có trong một số nước suối, trong khí núi lửa, khí thoát ra từ chất protein bị thối rữa,...

Trong công nghiệp không sản xuất hiđro sunfua. Trong phòng thí nghiệm điều chế bằng phản ứng của dung dịch axit clihiđric với sắt  (II)  sunfua:

                   FeS+2HCl→FeCl₂+H₂S↑

IV - TÍNH CHẤT CỦA MUỐI SUNFUA

Muối sunfua của các kim loại nhóm  IA, IIA  (trừ  Be)  như  Na2S, K2S  tan trong nước và tác dụng với các dung dịch axit  HCl, H2SO4  loãng sinh ra khí  H2S:

                   Na2S+2HCl→2NaCl+H2S↑

B. LƯU HUỲNH ĐIOXIT

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

- Lưu huỳnh đioxit (SO₂) (khí sunfurơ) là chất khí không màu mùi hắc, nặng hơn không khí  (D=64/29) hóa lỏng ở -10 độ c, tan nhiều trong nước. Lưu huỳnh đioxít  là khí độc, hít thở phải không khí có khí này sẽ gây viêm đường hô hấp 

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Lưu huỳnh đioxit là oxit axit 

SO₂ tan trong nước tạo thanh dung dịch axit sunfuaro H₂SO₃ 

SO₂ + H₂O  →   H₂SO₃.

 Axit sunfurơ là axit yếu, không bền, nhưng mạnh hơn axit H₂S và H₂CO₃.

_ Khí SO2 tác dụng với dd NaOH, sản phẩm tạo ra hai loại muối: muối axit và muối trung hòa.

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O.

SO₂ + NaOH → NaHSO₃.

2. Lưu huỳnh đioxit là chất khử và chất oxi hóa 

a. Lưu huỳnh đioxit là chất khử 

Khi dẫn khí SO2 vào  dung dich Br có màu vàng nâu nhạt. Dung dịch brom bị mất màu 

SO₂ + Br₂ + 2H₂O →2HBr + H₂SO₄

SO₂ đã khử Br₂ có màu thành HBr không màu 

b. Lưu huỳnh đoxit là chất oxi hóa 

Khi dẫn khí SO₂ vào dung dịch axit H₂S dung dịch bị vẩn đục màu vàng: 

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O   

SO₂ đã oxi hóa H₂S thành S

 III. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ LƯU HUỲNH ĐIOXIT  

1. Ứng dụng 

- Lưu huỳnh đioxit dùng để sản xuất H₂SO₄ trong công nghiệp làm chất trắng và bột giấy, chất chống nấm mốc lương thực phẩm.... 

2. Điều chế lưu huỳnh đioxit

Trong phòng thí nghiệm,  SO₂  được điều chế bằng cách đun nóng dung dịch axit  H₂SO₄  với muối  Na₂SO₃.

                  Na₂SO₃+H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂O+SO₂↑

Thu SO₂ vào bình bằng cách đẩy không khí.

- Trong công nghiệp,  SO₂  được điều chế bằng cách:

+ Đốt cháy lưu huỳnh.

+ Đốt quặng sunfua kim loại, như pirit sắt  (FeS₂):

                  4FeS₂+11O₂→2Fe2O₃+8SO₂↑

C.  LƯU HUỲNH TRIOXIT

I. TÍNH CHẤT

Lưu huỳnh trioxit (SO₃) là chất lỏng không màu tan vô hạn trong nước và trong axit sunfuaric lưu trioxit là oxit axit, tác dụng rất mạnh với nước tạo ra axit sunfuaric phương trình :

SO₃ + H₂O → H2SO4 

Lưu huỳnh trioxit tác dụng với dung dich bazo và oxit bazo tạo ra muối sunfat 

II. ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT

- Lưu huỳnh trioxit ít có ứng dụng trong thực tế, nhưng lại là sản phẩm trung gian để sản xuất axit sunfuaric.

- Trong công nghiệp người ta sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxi hóa lưu huynh đioxit