A – HIĐRO SUNFUA $(H_2S)$

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Chất khí, không màu, có mùi trứng thối đặc trưng, rất độc.

- Nặng hơn không khí $(d = \frac{34}{29} \approx 1,17)$.

- Hóa lỏng ở $-60^0C$, tan ít trong nước.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tính axit yếu

- Hiđro sunfua tan trong nước tạo thành dung dịch axit sunfuhiđric có tính axit rất yếu (yếu hơn axit cacbonic).

- Axit sunfuhiđric tác dụng với dung dịch bazơ có thể tạo ra 2 loại muối:

+ Muối trung hòa: $Na_2S\,$; $CaS\,$; $FeS\,$…

+ Muối axit: $NaHS\,$, $Ba(HS)_2\,$...

Ví dụ:

$H_2S \,\,+\,\, NaOH \,\,\longrightarrow \,\, NaHS \,\,+\,\, H_2O$

$H_2S \,\,+\,\, 2\,NaOH \,\,\longrightarrow \,\, Na_2S \,\,+\,\, 2\,H_2O$

2. Tính khử mạnh

- Nguyên tố $S$ trong $H_2S$ có số oxi hóa thấp nhất $(-2)$. Tùy điều kiện phản ứng mà số oxi hóa của $S$ thay đổi:

$\mathop {S}\limits_{}^{-2} \,\,\longrightarrow \,\, \mathop {S}\limits_{}^{0} \,\,+\,\, 2e$

$\mathop {S}\limits_{}^{-2} \,\,\longrightarrow \,\, \mathop {S}\limits_{}^{+4} \,\,+\,\, 6e$

$\Longrightarrow \,$ $H_2S$ có tính khử mạnh.

- Ví dụ:

$\bullet \,$ Trong điều kiện thường, dung dịch $H_2S$ tiếp xúc với oxi của không khí, dần trở nên vẩn đục màu vàng:

$2\,{H_2}\mathop {S}\limits_{}^{-2} \,\,+\,\, \mathop {O_2}\limits_{}^{0} \,\, {\longrightarrow} \,\, 2\,\mathop {S}\limits_{}^{0} \,\downarrow \,\,+\,\, 2\,{H_2} \mathop {O}\limits_{}^{-2}$

$\bullet \,$ Ở nhiệt độ cao, khí $H_2S$ cháy trong không khí cho ngọn lửa màu xanh nhạt:

$2\,{H_2}\mathop {S}\limits_{}^{-2} \,\,+\,\, 3\,\mathop {O_2}\limits_{}^{0} \,\, {\overset{t^{\,o}}{\longrightarrow}} \,\, 2\,\mathop {S}\limits_{}^{+4} {O_2} \,\,+\,\, 2\,H_2O$

$\bullet \,$ Ví dụ khác:

$2\,{H_2}\mathop {S}\limits_{}^{} \,\,+\,\, S\mathop {O_2}\limits_{}^{} \,\, {\longrightarrow} \,\, 3\,\mathop {S}\limits_{}^{} \,\,+\,\, 2\,H_2O$

${H_2}\mathop {S}\limits_{}^{} \,\,+\,\, \mathop {Cl_2}\limits_{}^{} \,\, {\longrightarrow} \,\, 2\,H\mathop {Cl}\limits_{}^{} \,\,+\,\, S$

${H_2}\mathop {S}\limits_{}^{} \,\,+\,\, 4\,\mathop {Cl_2}\limits_{}^{} \,\,+\,\, 4\,H_2O \,\, {\longrightarrow} \,\, 8\,H\mathop {Cl}\limits_{}^{} \,\,+\,\, H_2SO_4$

III.TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ ĐIỀU CHẾ

- Trong tự nhiên, $H_2S$ có trong một số nước suối, trong khí núi lửa, bốc ra từ xác động vật…

- Điều chế: Trong công nghiệp, người ta không sản xuất khí $H_2S$. Trong phòng thí nghiệm, khí $H_2S$ được điều chế bằng phản ứng hóa học của dung dịch axit clohiđric với sắt (II) sunfua.

$FeS \,\,+\,\, 2\,HCl \,\,\longrightarrow \,\, FeCl_2 \,\,+\,\, H_2S \,\uparrow$

B – LƯU HUỲNH ĐIOXIT $SO_2$

I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Khí không màu, mùi hắc, rất độc.

- Nặng hơn không khí ($d_{SO_2/KK} = \frac{64}{29} \approx 2,2$), hóa lỏng ở $-10^0C$ và tan nhiều trong nước.

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Lưu huỳnh đioxit là oxit axit

$\bullet \,$ $SO_2$ tan trong nước tạo axit tương ứng:

$SO_2 \,\,+\,\, H_2O \,\, \rightleftharpoons \,\, H_2SO_3 \,\,$ (axit sunfuarơ: tính axit yếu)

- Tính axit: $H_2S < H_2SO_3 < H_2CO_3$

- Không bền, dễ phân hủy tạo $SO_2$

$\bullet \,$ $SO_2$ tác dụng với dung dịch bazơ có thể tạo 2 loại muối:

- Muối trung hòa: $Na_2SO_3\,$, $CaSO_3\,$...

- Muối axit: $NaHSO_3\,$, $Ba(HSO_3)_2\,$...

$SO_2 \,\,+\,\, NaOH \,\,\longrightarrow \,\, NaHSO_3$

$SO_2 \,\,+\,\, 2\,NaOH \,\,\longrightarrow \,\, Na_2SO_3 \,\,+\,\, H_2O$

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

- Nguyên tố $S$ trong $SO_2$ có số oxi hóa trung gian $+4$:

$\mathop {S}\limits_{}^{+4} \,\,\longrightarrow \,\, \mathop {S}\limits_{}^{+6} \,\,+\,\, 2e \,\,\,\,\,(tính \,\,khử)$

$\mathop {S}\limits_{}^{+4} \,\,+\,\, 4e \,\,\longrightarrow \,\, \mathop {S}\limits_{}^{0} \,\,\,\,\,(tính \,\,oxi \,\,hóa)$

$\Longrightarrow \,$ $SO_2$ vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.

a) Lưu huỳnh đioxit là chất khử

$\mathop {S}\limits_{}^{+4}{O_2} \,\,+\,\, \mathop {Br_2}\limits_{}^{0} \,\,+\,\, 2\,H_2O \,\, {\longrightarrow} \,\, 2\,H\mathop {Br}\limits_{}^{-1} \,\,+\,\, {H_2}\mathop {S}\limits_{}^{+6}{O_4}$

$5\,\mathop {S}\limits_{}^{+4}{O_2} \,\,+\,\, 2\,K\mathop {Mn}\limits_{}^{+7}{O_4} \,\,+\,\, 2\,H_2O \,\, {\longrightarrow} \,\, K_2SO_4 \,\,+\,\, 2\,MnSO_4 \,\,+\,\, 2\,{H_2}\mathop {S}\limits_{}^{+6}{O_4}$

$2\,\mathop {S}\limits_{}^{+4}{O_2} \,\,+\,\, \mathop {O_2}\limits_{}^{0} \,\, {\overset{V_2O_5\,,\,t^{\,o}}{\longrightarrow}} \,\, 2\,\mathop {S}\limits_{}^{+6}{O_3}$

b) Lưu huỳnh đioxit là chất oxi hóa

$\mathop {S}\limits_{}^{+4}{O_2} \,\,+\,\, 2\,{H_2}\mathop {S}\limits_{}^{-2} \,\, {\longrightarrow} \,\, 3\,\mathop {S}\limits_{}^{0} \,\,+\,\, 2\,{H_2}O$

III. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ LƯU HUỲNH ĐIOXIT

1. Ứng dụng

- Lưu huỳnh đioxit dùng để sản xuất $H_2SO_4$ trong công nghiệp, làm chất tẩy trắng giấy và bột giấy, chất chống nấm mốc lương thực và thực phẩm…

2. Điều chế lưu huỳnh đioxit

- Trong phòng thí nghiệm, $SO_2$ được điều chế bằng cách đun nóng dung dịch $H_2SO_4$ với muối $Na_2SO_3$.

$Na_2SO_3 \,\,+\,\, H_2SO_4 \,\,\longrightarrow \,\, Na_2SO_4 \,\,+\,\, H_2O \,\,+\,\, SO_2$

- Trong công nghiệp, $SO_2$ được sản xuất bằng cách đốt $S$ hoặc quặng pirit sắt.

$S \,\,+\,\, O_2 \,\,{\overset{t^{\,o}}{\longrightarrow}}\,\, SO_2$

Hay:

$4\,FeS_2 \,\,+\,\, 11\,O_2 \,\,{\overset{t^{\,o}}{\longrightarrow}}\,\, 2\,Fe_2O_3 \,\,+\,\, 8\,SO_2$

C – LƯU HUỲNH TRIOXIT $SO_3$

I. TÍNH CHẤT

- Chất lỏng không màu, nóng chảy ở $17^0C$, tan vô hạn trong nước và trong axit sunfuric.

$SO_3 \,\,+\,\, H_2O \,\,\longrightarrow \,\, H_2SO_4$

$n\,SO_3 \,\,+\,\, H_2SO_4 \,\,\longrightarrow \,\, H_2SO_4.nSO_3 \,\,\, (ôleum)$

- $SO_3$ có đầy đủ tính chất của oxit axit, tác dụng với dung dịch bazơ và oxit bazơ tạo muối sunfat.

$SO_3 \,\,+\,\, MgO \,\,\longrightarrow \,\, MgSO_4$

$SO_3 \,\,+\,\, 2\,NaOH \,\,\longrightarrow \,\, Na_2SO_4 \,\,+\,\, H_2O$

II. ỨNG DỤNG VÀ SẢN XUẤT

- $SO_3$ dùng làm sản phẩm trung gian để sản xuất $H_2SO_4\,$.

- Trong công nghiệp, $SO_3$ được sản xuất bằng cách oxi hóa lưu huỳnh đioxit.

$2\,SO_2 \,\,+\,\, O_2 \,\,{\overset{V_2O_5\,,\,t^{\,o}}{\longrightarrow}}\,\, 2\,SO_3$