BÀI 7. SULFUR VÀ SULFUR DIOXIDE

MỞ ĐẦU

Trong công nghiệp, sulfur là nguyên liệu ban đầu, còn sulfur dioxide là hợp chất trung gian trong quá trình sản xuất sulfuric acid. Bên cạnh đó, sulfur dioxide cũng là một tác nhân gây ô nhiễm không khí.

Vậy, tính chất cơ bản của sulfur, sulfur dioxide là gì và làm thế nào để giảm thiểu tác hại của sulfur dioxide với môi trường?

Giải nhanh:

- Sulfur:

+ Tính chất vật lí: chất rắn, không tan trong nước, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide, nóng chảy ở 113 ^oC và sôi ở 445 ^oC.

+ Tính chất hoá học: thể thể hiện tính oxi hoá hoặc tính khử.

- Sulfur dioxide:

+ Tính chất vật lí: chất khí không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc, tan nhiều trong nước.

+ Tính chất hoá học: thể hiện tính chất của acidic oxide, tính oxi hoá hoặc tính khử.

- Biện pháp: xử lí khí thải của nhà máy trước khi thải khí ra môi trường; chuyển hoá sulfur dioxide thành các chất ít gây ô nhiễm môi trường,

I. SULFUR

Câu hỏi 1: Kể tên một ứng dụng thực tiễn của quặng pyrite, thạch cao, sulfuric acid mà em biết.

Giải nhanh:

- Quặng pyrite: sản xuất sulfuric acid.

- Thạch cao: đúc tượng, bó bột.

- Sulfuric acid: sản xuất phân bón, luyện kim, xử lý nước thải,...

Hoạt động: 1. Viết cấu hình electron của nguyên tử S (Z = 16) và biểu diễn sự phân bố electron vào các ô orbital

2. Dựa vào cấu hình electron và độ âm điện của nguyên tử S, hãy đưa ra dự đoán về:

a) Số oxi hóa thấp nhất, cao nhất của nguyên tử S trong hợp chất

b) Tính oxi hóa, tính khử của sulfur

Giải nhanh:

1. - Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ hay [Ne]3s²3p⁴

- Sự phân bố electron vào các orbital:

2. a) Số oxi hoá thấp nhất của S là -2 và cao nhất là +6.  

b) Thể hiện được cả tính oxi hóa và tính khử.

Câu hỏi 2: Trong tinh thể sulfur, các phân tử S₈ 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.

Giải nhanh:

Dự đoán: nhiệt độ nóng chảy thấp.

Thí nghiệm: 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.

Giải nhanh:

- Dự đoán sản phẩm: muối iron(II) sulfide

- PTHH:

- Fe là chất khử còn S là chất oxi hóa.

Thí nghiệm: 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.

Giải nhanh:

1. PTHH:

S là chất khử và O₂  là chất oxi hóa.

2. Nhận xét: cháy trong oxygen mãnh liệt hơn.

Câu hỏi 3: Trong phản ứng của sulfur với hydrogen, nhôm (aluminium), thủy ngân (mercury) và fluorine, hãy xác định sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố. Sulfur là chất oxi hóa hay chất khử?

Giải nhanh:

Trong các phản ứng trên S đóng vai trò là chất oxi hóa.

S đóng vai trò là chất khử.

II. SULFUR DIOXIDE

Hoạt động: 1. Sulfur dioxide là oxide acid (acidic oxide). Viết phương trình hóa học minh họa

2. Dựa vào số oxi hóa của sulfur trong hợp chất sulfur dioxide, hãy dự đoán tính oxi hóa, tính khử của sulfur dioxide.

Giải nhanh:

1. PTHH: 2NaOH + SO₂ Na₂SO₃ + H₂O

2. Dự đoán: thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.

Câu hỏi 4: Hãy xác định sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố và vai trò của sulfur dioxide trong phản ứng của sulfur dioxide với hydrogen sulfide và nitrogen dioxide.

Giải nhanh:

 ⟹ Là chất oxi hóa

⟹ Là chất khử

Câu hỏi 5: a) Trình bày ứng dụng của sulfur dioxide. Giải thích.

b) Kể tên một số nguồn phát thải sulfur dioxide vào khí quyển. Em hãy đề xuất một số biện pháp nhằm cắt giảm sự phát thải đó.

Giải nhanh:

a) Ứng dụng: chất tẩy trắng trong ngành mía đường; chất diệt nấm mốc cho thuốc đông y, sản phẩm mây tre đan; chất trung gian sản xuất sulfuric acid

b) Nguồn phát thải:

- Tự nhiên: từ núi lửa hoạt động

- Hoạt động của con người: đốt cháy nhiên liệu, đốt cháy quặng sulfide, đốt cháy sulfur, quặng pyrite trong sản xuất sunfuric acid,...