Title Bài 7. Sulfur và sulfur dioxide - HS.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 1 I. SULFUR 1. Trạng thái tự nhiên: - Sulfur (lưu huỳnh) là nguyên tố phổ biến thứ 17 trên vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 0,03 – 0,1% khối lượng, tồn tại ở bốn dạng đồng vị bền  32 S (94,98% ),  33 S (0,76% ),  34 S (4.22%) và  38 S (0,02%). - Trong tự nhiên, sulfur tồn tại ở cả ở dạng đơn chất và dạng hợp chất. Đơn chất sulfur được phân bố ở vùng lân cận núi lửa và suối nước nóng. Hợp chất sulfur gồm các khoáng vật sulfide, sulfate, protein,... Sulfur đơn chất Pyrite (FeS 2 ) Chu sa, thần sa (HgS) Thạch cao (CaSO 4 .2H 2 O) - Trong cơ thể người (chiếm khoảng 0,2% khối lượng), sulfur có trong thành phần của nhiều protein và enzyme. Ví dụ 1. Sulfur (lưu huỳnh) là nguyên tố phổ biến thứ 17 trên vỏ Trái Đất. a. Trong tự nhiên, sulfur chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. b. Đơn chất sulfur được phân bố vùng cận núi lửa và suối nước nóng. c. Trong cơ thể người, sulfur có trong thành phần của protein và enzyme. d. Hợp chất sulfur gồm các khoáng vật sulfide, sulfate, protein,... Trong các ý a), b), c), d) chọn đúng hoặc sai Ví dụ 2. Kể tên một số ứng dụng thực tiễn của quặng pyrite, thạch cao, sulfuric acid mà em biết. Ví dụ 3. Khoáng vật có thành phần chính chứa muối FeS 2 là A. thạch cao. B. quặng blend. C. quặng pyrite. D. chu sa. 2. Cấu tạo nguyên tử, phân tử: a) Cấu tạo nguyên tử: - Nguyên tố sulfur ở ô số 16, nhóm VIA, chu kì 3 trong bảng tuần hoàn. - Nguyên tử sulfur có độ âm điện là 2,58.  - Sulfur có tính phi kim và tạo ra nhiều hợp chất với các số oxi hoá khác nhau từ –2 đến +6 (chủ yếu -2, +4, +6). b) Cấu tạo phân tử: - Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử (S 8 ) có dạng vòng khép kín. Mỗi nguyên tử sulfur liên kết với hai nguyên tử bên cạnh bằng hai liên kết cộng hóa trị không phân cực. Liên kết S-S có năng lượng liên kết bằng 226 kJ/mol và độ dài liên kết là 205 pm. - Trong phản ứng hóa học, phân tử sulfur được viết đơn giản là S. 3. Tinh chất vật lí:
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 2 - Đơn chất sulfur có hai dạng thù hình: + Dạng tà phương (bền ở nhiệt độ thường).  + Dạng đơn tà. - Sulfur là chất rắn màu vàng (trong tự nhiên), không tan trong nước, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide. Sulfur nóng chảy ở 113°C và sôi ở 445°C. Ví dụ 1. Viết cấu hình electron của nguyên tử S (Z = 16) và biểu diễn sự phân bố electron vào các ô orbital. Ví dụ 2. Dựa vào cấu hình electron và độ âm điện của nguyên tử S, hãy đưa ra dự đoán về: a) Số oxi hoá thấp nhất, cao nhất của nguyên tử S trong hợp chất. b) Tính oxi hoá, tính khử của sulfur. Ví dụ 3. Quan sát mô hình phân tử sulfur: a) Mô tả cấu tạo phân tử sulfur. b) Giải thích vì sao phân tử này không phân cực. c) Những phát biểu nào dưới đây là phù hợp với tính không phân cực của sulfur? (1) Hầu như không tan trong nước. (2) Tan nhiều trong dung môi ethanol. (3) Tan tốt trong dung môi không phân cực như benzene, carbon disuldide (CS 2 ). (4) Có tính sát khuẩn. (5) Nhiệt độ nóng chảy cao. Ví dụ 4. Trong tinh thể sulfur, các phân tử S 8  tương tác với nhau bằng lực van der Waals yếu. Hãy dự đoán về nhiệt độ nóng chảy (cao hay thấp) của đơn chất sulfur. 4. Tinh chất hoá học: - Khi tham gia phản ứng hoá học, sulfur có thể thể hiện tính oxi hoá hoặc tính khử. Trong thực tế, hầu hết các phản ứng của sulfur chỉ xảy ra khi đun nóng. a) Tác dụng với hydrogen và kim loại: - Ở nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với hydrogen tạo thành hydrogen sulfide: H 2 + S ot  H 2 S - Ở nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với kim loại tạo thành muối sulfide (S 2- ) Fe + S ot  FeS 2Al + 3S ot  Al 2 S 3
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 3 - Sulfur tác dụng với thuỷ ngân (mercury) ngay ở nhiệt độ thường, tác dụng với nhiều kim loại khác ở nhiệt độ cao, tạo thành muối sulfide: Hg + S  HgS Phản ứng này dùng để xử lí mercury bị rơi vãi. b) Tác dụng với phi kim: - Ở nhiệt độ thích hợp, sulfur tác dụng với một số phi kim như fluorine, oxygen,... S + O 2 ot SO 2 S + F 2 ot SF 6 Ví dụ 1. Sulfur tác dụng với sắt (iron): Chuẩn bị: bột sulfur, bột iron, ống nghiệm, kẹp gỗ, đèn cồn, bông. Tiến hành: - Trộn đều bột sulfur với bột iron theo tỉ lệ khối lượng khoảng 1: 1,5. - Lấy khoảng 2 g hỗn hợp vào ống nghiệm khô chịu nhiệt, dùng bông nút miệng ống nghiệm. - Hơ nóng đều nửa dưới ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đun tập trung vào phần chứa hỗn hợp. Quan sát, mô tả hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau: Dự đoán sản phẩm tạo thành sau thí nghiệm, viết phương trình hoá học của phản ứng và xác định chất oxi hoá, chất khử. Ví dụ 2. Sulfur tác dụng với oxygen: Chuẩn bị: bột sulfur, bình khí oxygen; muôi sắt, đèn cồn, nút cao su. Tiến hành: - Lấy một ít bột sulfur vào muối sắt (đã cắm xuyên qua nút cao su). - Hơ nóng muôi sắt trên ngọn lửa đèn cồn đến khi sulfur nóng chảy và cháy một phần trong không khí. - Đưa nhanh muôi sắt vào bình khí oxygen. Quan sát và thực hiện các yêu cầu: 1. Viết phương trình hoá học và xác định chất oxi hoá, chất khử. 2. Nhận xét mức độ phản ứng cháy của sulfur trong không khí và trong khí oxygen. Ví dụ 3. Trong phản ứng của sulfur với hydrogen, nhôm (aluminium), thuỷ ngân (mercury) và fluorine, hãy xác định sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố. Sulfur là chất oxi hoá hay chất khử? Ví dụ 4. Thủy ngân rất độc. Hít phải hơi thủy ngân có thể gây hại cho hệ thần kinh, hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch, gây nhiễm độc phổi và thận, nguy cơ dẫn đến tử vong. a) Hãy nêu cách xử lí thủy ngân khi nhiệt kế thủy ngân không may bị vỡ. b) Liên hệ với tình huống xử lí an toàn khi vô tình làm vỡ nhiệt kế thuỷ ngân trong phòng thí nghiệm. 5. Ứng dụng: Ví dụ 1. Trong công nghiệp, phần lớn sulfur đơn chất (khoảng 90%) được dùng để A. lưu hóa cao su tự nhiên. B. sản xuất H 2 SO 4 . C. sản xuất thuốc trừ sâu. D. sản xuất que diêm. Ví dụ 2. Sulfur là nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp như sản xuất sulfuric acid, lưu hóa cao su, chế tạo diêm, sản xuất chất tẩy trắng,… Hãy cho biết trong tự nhiên có những nguồn cung cấp sulfur nào.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 4 II. SULFUR DIOXIDE 1. Tính chất vật lí: - Ở điều kiện thường, sulfur dioxide (SO 2 ) là chất khí có tính độc (gây viêm đường hô hấp), không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc và tan nhiều trong nước. 2. Tính chất hóa học: a) Tính oxi hoá: - Sulfur dioxide tác dụng với hydrogen sulfide tạo thành sulfur và nước. SO 2 + 2H 2 S  3S + 2H 2 O Trong thực tiễn, phản ứng trên dùng để chuyển hóa hydrogen sulfide trong khí thiên nhiên thành sulfur. b) Tính khử: - Sulfur dioxide tác dụng với nitrogen dioxide (NO 2 ) khi có xúc tác nitrogen oxide để chuyển hoá thành sulfur trioxide. SO 2 + NO 2 xt SO 3 + NO 2SO 2 + O 2 o 25VO,t ⇀ ↽ 2SO 3 Trong không khí, sulfur dioxide chuyển hóa thành sulfur trioxide, sau đó kết hợp với hơi nước tạo thành sulfuric acid. Đây chính là phản ứng giải thích quá trình hình thành mưa acid khi không khí bị ô nhiễm bởi sulfur dioxide. Ví dụ 1. Sulfur dioxide là oxide acid (acidic oxide). Viết phương trình hoá học xảy ra khi cho sulfur dioxide tác dụng với nước, sodium hydroxide, calcium oxide. Ví dụ 2. Dựa vào số oxi hoá của sulfur trong hợp chất sulfur dioxide, hãy dự đoán tính oxi hoá, tính khử của sulfur dioxide. Ví dụ 3. Hãy xác định sự thay đổi số oxi hoá của nguyên tử các nguyên tố và vai trò của sulfur dioxide trong phản ứng của sulfur dioxide với oxygen, hydrogen sulfide và nitrogen dioxide. Ví dụ 4. Tại một số nhà máy, người ta dùng calcium oxide (vôi sống) hoặc calcium hydroxide (vôi tôi) để hấp thụ sulfur dioxide trong khí thải. (a) Viết phương trình hoá học của các phản ứng trên. (b) Ở mỗi phản ứng, sulfur dioxide thể hiện tính chất gì? 3. Ứng dụng: - SO 2  là chất trung gian quan trọng trong quá trình sulfuric acid.  - Tẩy trắng bột giấy, khử màu trong sản xuất đường, chống nấm mốc cho sản phẩm mây tre dan,... Ví dụ 1. Trình bày ứng dụng của sulfur dioxide. Giải thích. Ví dụ 2. Sulfur có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Người ta dùng sulfur để bảo quản thuốc bắc cũng như bảo quản hoa quả tươi lâu hơn. Hãy giải thích điều này. Việc làm này có gây hại gì cho sức khoẻ con người không? Ví dụ 3. Khi SO 2 là một trong các chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường nhưng khi được sử dụng đúng mục đích sẽ có nhiều ứng dụng: dùng để sản xuất sulfuric acid, tẩy trắng giấy, bột giấy, chống nấm mốc cho lương thực, thực phẩm,. Trong công nghiệp SO 2 được sản xuất từ các nguyên liệu khác nhau như sulfur, đốt quặng pyrit sắt (FeS 2 ). Hãy cho biết ưu và nhược điểm đối với môi trường khi điều chế SO 2 từ 2 loại nguyên liệu trên?