Tiêu đề Chuyên đề 15 - Oxygen-Sulfur.docx ✅

TÊN CHUYÊN ĐỀ: OXYGEN - SULFUR PHẦN A: LÍ THUYẾT I. KHÁI QUÁT VỀ NHÓM OXYGEN - Nhóm oxygen (nhóm VIA) gồm: O, S, Se, Te, Po * (Po là nguyên tố phóng xạ). - Cấu hình của các nguyên tố nhóm oxygen có dạng: ns 2 np 4 . Các nguyên tố nhóm oxygen có tính oxi hóa. - Oxygen (O 2 ): Chất khí, phổ biến nhất trên trái đất; Sulfur (S): chất rắn màu vàng; Selenium (S): chất bán dẫn màu nâu đỏ; Tellurium (Te): chất rắn, màu xám. - Từ O → S → Se → Te: Tính oxi hóa, tính phi kim, độ âm điện của các nguyên tố giảm dần. - Trong các hợp chất, O thường có số oxi hóa -2; các nguyên tố S, Se, Te ngoài số oxi hóa -2 còn có các số oxi hóa +4, +6. II. SULFUR 1. Vị trí và cấu tạo: S (Z = 16): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 : thuộc ô số 16, chu kì 3, nhóm VIA. 2. Tính chất vật lí - Sulfur là chất rắn, màu vàng, có 2 dạng thù hình là tà phương (S α ) và đơn tà (S β ) 3. Tính chất hóa học - Sulfur có các số oxi hóa –2, 0, +4, +6  Đơn chất S o vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.  Tính oxi hóa: S 0 → S -2 + Tác dụng với kim loại ot Muối sulfide: Hg + S→ HgS (xảy ra ở điều kiện thường ⇒ dùng bột sulfur để khử độc thủy ngân trong phòng thí nghiệm) + Tác dụng với H 2 : H 2 + S ot H 2 S  Tính khử: S 0 → S +4 , S +6 . + Tác dụng với phi kim: S + O 2 ot SO 2 ; S + F 2 ot SF 6 III. HỢP CHẤT CỦA SULFUR 1. Hydrogen sulfide và sulfur dioxide Hiđrosunfua (H 2 S: H – S - H) Lưu huỳnh đioxit (SO 2 : O=S→O) Tính chất vật lí - Khí không màu, mùi trứng thối, rất độc. - Nặng hơn không khí, tan ít trong nước. - Khí không màu, mùi hắc, độc, gây hiện tượng mưa acid. - Nặng hơn không khí, tan nhiều trong nước. Tính chất hóa học  Có tính acid rất yếu: Hòa tan vào nước được dung dịch sulfuric acid. Tác dụng với base có thể sinh ra 2 loại muối: S 2- hoặc HS - tùy tỉ lệ. H 2 S + NaOH → NaHS + H 2 O H 2 S + 2NaOH → Na 2 S + H 2 O  Có tính khử mạnh: S 2- → S 0 , S +4 , S +6 .  Là một acidic oxide: Tác dụng với base có thể sinh ra 2 loại muối SO 3 2- hoặc HSO 3 - . SO 2 + NaOH → NaHSO 3 SO 2 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O  Có tính khử: S +4 → S +6 SO 2 + O 2 o25VO,t SO 3 SO 2 + 4Br 2 + 4H 2 O → 8HBr + H 2 SO 4
2H 2 S + O 2 (thiếu) → 2S + 2H 2 O 2H 2 S + 3O 2 (dư) 2SO 2 + 2H 2 O H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O → 8HCl + H 2 SO 4  Có tính oxi hóa: S +4 → S 0 SO 2 + 2H 2 S → 3S + 2H 2 O SO 2 + 2Mg → S + 2MgO Điều chế Phòng thí nghiệm: FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S↑ Công nghiệp: Không điều chế Phòng thí nghiệm: Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O Công nghiệp: 4FeS 2 + 11O 2 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 2. Muối sulfide - Nhóm 1: Tan trong nước, tan trong acid: K, Na, Ba, Ca, Mg, Al. - Nhóm 2: Không tan trong nước, tan trong acid: Zn, Fe, Ni, Sn. - Nhóm 3: Không tan trong nước, không tan trong acid: Pb, Cu, Hg, Ag. - Một số muối sulfide có màu đặc trưng: ZnS↓trắng; CuS, FeS, Ag 2 S ↓màu đen, CdS ↓màu vàng, MnS ↓màu hồng. 3. Sulfide trioxide (SO 3 ) - Là chất lỏng, không màu tan trong nước tạo thành sulfuric acid: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . - Khi tan trong H 2 SO 4 đặc tạo hợp chất oleum: H 2 SO 4 .nSO 3 . - Tác dụng với basic oxide và base → muối + H 2 O: BaO + SO 3 → BaSO 4 ; SO 3 + NaOH → Na 2 SO 4 . PHẦN B: BÀI TẬP ĐƯỢC PHÂN DẠNG Dạng 1: Đơn chất Oxygen, sulfur tác dụng với kim loại.  - Phương pháp: + Với O 2 phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa cao hoặc thấp, còn với S phản ứng đưa kim loại lên số oxi hóa  thấp hơn.  + Phương trình phản ứng tổng quát:   2M + xO 2 → 2M 2 O x .  2M + xS → M 2 S x .  + Phương pháp giải: áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố. - Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Oxi hoá hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Cu và Al có tỉ lệ mol 1:1 thu được 13,1 gam hỗn hợp Y gồm  các oxide. Tính m. Hướng dẫn giải Gọi a là số mol mỗi kim loại Cu, Al trong hỗn hợp X.  BTNT Cu, Al: n CuO = n Cu = a; n Al2O3 = 1/2n Al = 0,5a BTKL: 80a + 102.0,5a = 13,1 => a = 0,1 mol m = 64.0,1 + 27.0,1 = 9,1 gam
Ví dụ 2: Nung một hỗn hợp gồm 4,8 gam bột Mg và 3,2 gam bột S trong một ống nghiệm đậy kín. Tính khối lương chất rắn thu được sau phản ứng. Hướng dẫn giải BTKL: m rắn = m Mg + m S = 4,8 + 3,2 = 8 gam - Bài tập Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 13 gam một kim loại hóa trị II trong oxi dư đến khối lượng không đổi thu được 16,2 gam chất rắn X. Xác định kim loại. Hướng dẫn giải Gọi kim loại cần tìm là M. BTKL: m O2 = 16,2 - 13 = 3,2 gam => n O2 = 3,2/32 = 0,1 mol BTE: 2n M = 4n O2 => n M = 0,2 mol => M M = 13/0,2 = 65 gam/mol => Kim Loại Zn (Zinc). Câu 2: Cho 7,2 gam kim loại M, có hoá trị không đổi trong hợp chất, phản ứng hoàn toàn với hỗn hợp khí X gồm Cl 2 và O 2 . Sau phản ứng thu được 23,0 gam chất rắn Y và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 5,6 lít (ở đktc). Xác định kim loại M. Hướng dẫn giải Đặt n Cl2 = x, n O2 = y BTKL: m X = 23 – 7,2 = 15,8 gam => 71x + 32y = 15,8 (1) n X = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol => x + y = 0,25 (2) Giải (1) và (2) ta được: x = 0,2 mol, y = 0,05 mol Gọi a là hoá trị của kim loại M BTE: a.n M = 2n Cl2 + 4n O2 => n M = 0,6/a M M = 12a => a=2, M M = 24 g/mol => Mg Câu 3: Cho 11,2 gam hỗn hợp Cu và kim loại X (hóa trị II) có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:2 tác dụng với O 2 (dư) thu được 16 gam hỗn hợp hai oxide. Xác định X. Câu 4: Cho 11,1 gam hỗn hợp ba kim loại Na, Ca và kim loại M (hóa trị II) có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:1:2 tác dụng với O 2 (dư) thu được 16,7 gam hỗn hợp ba oxide. Xác định M. Câu 5: Cho 7,84 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm Cl 2 và O 2 phản ứng vừa đủ với 11,1 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Al, thu được 30,1 gam hỗn hợp Z. Tính phần trăm khối lượng của Al trong Y. Câu 6: Cho hỗn hợp Zn và Al có tỉ lệ mol 1:2 tác dụng vừa đủ với 2,24 lít khí O 2 (đktc) thu được hỗn hợp hai oxide. Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Câu 7: Cho 6,45 gam hỗn hợp Zn và kim loại M (hóa trị II) có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:1 tác dụng với O 2 (dư) thu được 8,05 gam hỗn hợp hai oxide. Xác định kim loại M. Câu 8: Cho 8,73 gam hỗn hợp bốn kim loại Mg, Fe, Al và kim loại M (hóa trị II) có tỉ lệ số mol tương ứng là 1:2:1:2 tác dụng với O 2 (dư) thu được 12,17 gam hỗn hợp bốn oxide. Xác định kim loại M.
Câu 9: Hỗn hợp khí X gồm chlorine và oxygen. Cho X phản ứng vừa hết với một hỗn hợp Y gồm 4,8 gam Mg và 8,1 gam Al, sau phản ứng thu được 37,05 gam hỗn hợp rắn Z gồm muối chloride và oxide của 2 kim loại. Tính phần trăm theo khối lượng của chlorine trong hỗn hợp X. Câu 10: Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50%, thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 2 bằng 5. Tìm tỉ lệ a : b. Câu 11: Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột sulfur rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O 2 (ở đktc). Tính V. Câu 12. Nung 20,8 gam hỗn hợp X gồm bột sắt và sulfur trong bình chân không thu được hỗn hợp Y. Cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được m gam chất rắn không tan và 4,48 lít (ở đktc) hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 2 bằng 9. Tính m. Dạng 2: Bài toán H 2 S và SO 2 tác dụng với dung dịch kiềm. - Phương pháp: 2 NaOH SO n T n T ≤ 1 1 < T < 2 T ≥ 2 Sản phẩm NaHSO 3 (nếu T < 1 ⇒ SO 2 dư) NaHSO 3 và Na 2 SO 3 Na 2 SO 3 (nếu T > 2 ⇒ NaOH dư) 2 NaOH HS n T n T ≤ 1 1 < T < 2 T ≥ 2 Sản phẩm NaHS (nếu T < 1 ⇒ H 2 S dư) NaHS và Na 2 S Na 2 S (nếu T > 2 ⇒ NaOH dư) + Phương pháp giải: áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố. - Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho 2,24 lít SO 2 (đktc) hấp thụ hết vào 150 ml dung dịch NaOH 1M thu được dung dịch Y. Tính khối lượng muối có trong dung dịch Y. Hướng dẫn giải n SO2 = 0,1 mol; n NaOH = 0,15 mol => T = 0,15/0,1 = 1,5 => tạo 2 muối NaHSO 3 (a mol) và Na 2 SO 3 (b mol) BTNT Na: a + 2b = 0,15 (1) BTNT S: a + b = 0,1 (2) Giải (1) và (2) ta được: a = b = 0,05 mol Khối lượng muối: 0,05.104 + 0,05.126 = 11,5 gam.