Title Bài 7. Sulfur và sulfur dioxide - GV.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 Đáp án: a. S. Trong tự nhiên, sulfur chỉ tồn tại ở dạng hợp chất và đơn chất b. Đ. c. Đ. d. Đ. Ví dụ 2. Kể tên một số ứng dụng thực tiễn của quặng pyrite, thạch cao, sulfuric acid mà em biết. Đáp án: - Ứng dụng của quặng pyrite: nguyên liệu để sản xuất sulfuric acid. - Ứng dụng của thạch cao: thạch cao được dùng để nặn tượng, đúc khuôn và bó bột khi gãy xương. - Ứng dụng của sulfuric acid: sản xuất thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, phân bón, chất dẻo, tơ sợi, giấy, thuốc nổ … 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:
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 2 - 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: - 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. Đáp án: Cấu hình electron nguyên tử sulfur là 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . Viết gọn: [Ne]3s 2 3p 4 . 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. Đáp án: a) Ở trạng thái cơ bản S có 2 electron độc thân; ở trạng thái kích thích S có 4 hoặc 6 electron độc thân. Bởi vậy, trong hợp chất của S với các nguyên tố có độ âm điện nhỏ hơn S có số oxi hoá -2; trong các hợp chất cộng hoá trị của S với các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn, nguyên tố S có số oxi hoá +4 hoặc +6. ⇒ Trong hợp chất, số oxi hoá thấp nhất của S là -2; số oxi hoá cao nhất của S là +6. b) Khi tham gia phản ứng hoá học S thể hiện tính oxi hoá hoặc tính khử do đơn chất S (số oxi hoá = 0) có số oxi hoá trung gian giữa -2 và +6. Ví dụ 3. Quan sát mô hình phân tử sulfur:
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 3 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. Đáp án: a) Ở dạng phân tử, sulfur gồm 8 nguyên tử liên kết cộng hoá trị với nhau tạo thành mạch vòng. b) Các liên kết S−S trong S 8  đều là liên kết cộng hóa trị không cực nên hợp chất S 8  cũng là hợp chất không phân cực. c) Phát biểu phù hợp với tính không phân cực của sulfur là: (1), (3). 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. Đáp án: Trong tinh thể sulfur, các phân tử S 8  tương tác với nhau bằng lực van der Waals yếu do đó đơn chất sulfur có nhiệt độ nóng chảy thấp. 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 - 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.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 2. NITROGEN – SULFUR 4 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. Đáp án: Hiện tượng: Khi đốt nóng hỗn hợp, lưu huỳnh nóng chảy, tiếp theo hỗn hợp cháy sáng và chuyển thành hợp chất màu đen, phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Dự đoán sản phẩm tạo thành là muối iron(II) sulfide. Fe + S ot  FeS Vậy trong phản ứng này, Fe đóng vai trò là chất khử còn S đóng vai trò là chất oxi hoá. 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. Đáp án: 1. S + O 2 ot SO 2 Chất khử: S; chất oxi hoá: O 2 . 2. Sulfur cháy trong không khí với ngọn lửa nhỏ, màu xanh nhạt; cháy trong không khí mãnh liệt hơn. 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? Đáp án: Nhận xét: Trong phản ứng của sulfur với hydrogen, nhôm (aluminium), thuỷ ngân (mercury) số oxi hoá của sulfur giảm xuống sau phản ứng, sulfur thể hiện tính oxi hoá. Trong phản ứng của sulfur với fluorine, số oxi hoá của sulfur tăng lên sau phản ứng, sulfur thể hiện tính 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. Đáp án: a) Dùng que bông ướt hoặc giấy mỏng thu gom thủy ngân lại, cho các hạt thủy ngân vào lọ thủy tinh bịt kín. Động tác khi thu gom thủy ngân phải hết sức nhẹ nhàng để tránh các hạt thủy ngân phân li thành các hạt nhỏ hơn, gây khó khăn cho việc thu dọn. b) Nếu có thể nên rắc một ít bột lưu huỳnh vì lưu huỳnh phản ứng với thủy ngân ngay điều kiện thường tạo thành hợp chất khó bốc hơi hơn. Hg + S → HgS