BÀI 6: SULFUR VÀ SULFUR DIOXIDE

(19 câu)

1. NHẬN BIẾT (3 câu)

Câu 1. Sulfur là gì?

Trả lời:

Sulfur là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu hóa học là S, số nguyên tử là 16. 

Nó là một chất khí không màu, không mùi, không độc, có tính chất oxy hóa, dễ cháy khi tiếp xúc với không khí.

Câu 2. Sulfur dioxide là gì?

Trả lời:

Sulfur dioxide là một hợp chất hóa học giữa sulfur và oxy, có công thức hóa học là SO2. 

Nó là một chất khí không màu, có mùi hăng, độc hại, có tính chất axit, thường được tạo ra bởi các quá trình sản xuất công nghiệp như cháy than và đốt nhiên liệu hóa thạch. 

Câu 3. Kể một số nguồn phát thải sulfur dioxide vào khí quyển?

Trả lời:

- Nguồn sulfur dioxide từ nhiên: Khí thải núi lửa.

- Nguồn sulfur dioxide nhân tạo: Chủ yếu sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa tạp chất sulfur (than đá, dầu mỏ), đốt quặng sulfide (galen, blend) trong luyện kim, đốt sulfur và quặng pyrite trong sản xuất sulfuric acid,..

2. THÔNG HIỂU (6 câu)

Câu 1. Trình bày tính chất vật lý của Sulfur đơn chất?

Trả lời:

- Sulfur đơn chất thường được tìm thấy ở dạng bột màu vàng hoặc lục, có mùi khó chịu.

- Sulfur là chất rắn ở điều kiện thường, có điểm nóng chảy là 115,21°C và điểm sôi là 444,6°C.

- Sulfur không tan trong nước, nhưng có thể tan trong các dung môi hữu cơ như benzen, ethanol và axeton.

- Sulfur có tính chất dẫn điện kém, không dẫn nhiệt tốt.

Câu 2. Trình bày tính chất hóa học của Sulfur đơn chất?

Trả lời:

1. Sulfur đơn chất có tính chất oxi hóa: Oxi hóa kim loại để tạo ra sulfat.

 PTHH: S + 2M → MS2 (M đại diện cho kim loại)

2. Sulfur đơn chất có phản ứng với oxi: Tạo ra Sulfur dioxide.

 PTHH: S + O2 nhiệt độ→ SO2

3. Sulfur đơn chất phản ứng với axit: Tạo ra sulfat và khí hydro sulfide (H2S).

 PTHH: S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

4. Sulfur đơn chất phản ứng với halogen: Tạo ra hợp chất sulfon và sulfat.

 PTHH: S + 3F2 → SF6

Câu 3. Trình bày tính chất hóa học của Sulfur dioxide?

Trả lời:

1. Tính axit: Khi tan trong nước, SO2 tạo thành axit sunfuric (H2SO4).

 PTHH: SO2 + H2O → H2SO3

2. Tính oxi hóa: SO2 có khả năng oxi hóa các chất hữu cơ và một số kim loại. 

 PTHH: SO2 + 2H2O + 2e- → SO42- + 4H+ + 2e-

3. Tính khử: SO2 có khả năng khử một số oxit kim loại, như oxit sắt (Fe2O3) để tạo thành sắt (Fe) và SO3.

 PTHH: SO2 + 2Fe2O3 → 2Fe3O4 + SO3

4. Tác dụng với các chất khác: SO2 có thể phản ứng với các hợp chất có chứa nhóm amino để tạo thành các sản phẩm khử sulfonat.

 PTHH: SO2 + R-NH2 → R-NHSO3H (R là nhóm hữu cơ)

Câu 4. Nêu những ứng dụng của Sulfur đơn chất?

Trả lời:

* Các ứng dụng của Sulfur đơn chất bao gồm:

1. Sản xuất chất phụ gia trong ngành cao su, nhựa, dầu mỡ, nhôm, thuốc trừ sâu, chất bảo vệ thực phẩm và chất tẩy rửa.
2. Dùng trong sản xuất chất dẻo, cao su thiên nhiên và nhân tạo, có tính đàn hồi.
3. Sulfur đơn chất được dùng làm chất chống khế bào khối lượng trong xi măng, cho khối lượng nặng hơn, độ cứng cao hơn và khả năng chống thấm tốt hơn.
4. Được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, giảm nếp nhăn trong vải, chất điện phân, sản xuất bóng đèn và sản xuất đồ trang sức.

Câu 5. Nêu những ứng dụng của Sulfur dioxide?

Trả lời:

* Sulfur dioxide là một chất khí quan trọng với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

1. Sản xuất axit sulfuric: Một chất hóa học cực kỳ quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc nổ và pin.
2. Khử trùng và bảo quản thực phẩm: Sulfur dioxide được sử dụng để bảo quản thực phẩm bằng cách ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc. 
3. Làm mềm nước: Sulfur dioxide được sử dụng để làm mềm nước trong các hệ thống xử lý nước.
4. Sản xuất giấy: Sulfur dioxide được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy để làm mềm sợi giấy và giảm độ bền của chúng.
5. Sản xuất chất tẩy trắng: Sulfur dioxide được sử dụng để sản xuất các chất tẩy trắng, bao gồm các loại chất tẩy trắng vải và giấy.

Câu 6. Viết 6 phương trình phản ứng hóa học của Sulfur và Sulfur dioxide với những hợp chất khác?

Trả lời:

* Phản ứng của Sulfur với Oxygen: 

Sulfur (S) + Oxygen (O2) → Sulfur dioxide (SO2)

2S + O2 → 2SO2

* Phản ứng của Sulfur dioxide với Water:

Sulfur dioxide (SO2) + Water (H2O) → Sulfurous acid (H2SO3)

SO2 + H2O → H2SO3

* Phản ứng của Sulfur dioxide với Oxygen:

Sulfur dioxide (SO2) + Oxygen (O2) → Sulfur trioxide (SO3)

2SO2 + O2 → 2SO3

* Phản ứng của Sulfur dioxide với Sodium hydroxide:

Sulfur dioxide (SO2) + Sodium hydroxide (NaOH) → Sodium sulfite (Na2SO3) + Water (H2O)

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

* Phản ứng của Sulfur dioxide với Chlorine:

Sulfur dioxide (SO2) + Chlorine (Cl2) → Sulfuryl chloride (SO2Cl2)

SO2 + Cl2 → SO2Cl2

* Phản ứng của Sulfur với Hydrogen sulfide:

Sulfur (S) + Hydrogen sulfide (H2S) → Sulfur dioxide (SO2) + Water (H2O)

S + H2S → SO2 + H2O

3. VẬN DỤNG (7 câu)

Câu 1. Sulfur và sulfur dioxide được sử dụng trong các ngành công nghiệp nào?

Trả lời:

Sulfur và sulfur dioxide được sử dụng trong sản xuất phân bón, chất tẩy, giấy, sản xuất nhựa, sản xuất thuốc diệt côn trùng và chất tẩy rửa.

Câu 2. Tại sao sulfur dioxide được coi là một chất gây ô nhiễm không khí?

Trả lời:

Sulfur dioxide là một chất khí có mùi khó chịu và gây kích ứng mắt, hô hấp. Nó được tạo ra trong quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu chứa sulfur và có thể gây ra hiện tượng ô nhiễm không khí.

Câu 3. Làm thế nào để kiểm soát lượng sulfur dioxide được thải ra từ nhà máy sản xuất điện?

Trả lời:

Các nhà máy sản xuất điện có thể sử dụng các công nghệ xử lý khí thải để giảm lượng sulfur dioxide được thải ra, bao gồm việc sử dụng hệ thống xử lý khí thải có chứa các chất hóa học để loại bỏ sulfur dioxide.

Câu 4. Sulfur và sulfur dioxide có tác dụng gì trong việc kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn trong đất?

Trả lời:

Sulfur và sulfur dioxide có tác dụng kháng khuẩn và được sử dụng trong quá trình khử trùng đất, kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn trong đất.

Câu 5. Sulfur và sulfur dioxide có ảnh hưởng đến sức khỏe của con người không?

Trả lời:

Sulfur và sulfur dioxide có thể gây kích ứng mắt, hô hấp và đau đầu đối với con người. 

Tuy nhiên, các tác động này thường xảy ra ở nồng độ cao hơn so với mức an toàn cho sức khỏe của con người.

Câu 6. Cách điều chế Sulfur và Sulfur dioxide?

Trả lời:

* Cách điều chế Sulfur:

- Sulfur có thể được chiết từ mỏ sulfur tự nhiên bằng cách đun nóng với các chất oxy hóa để tách khỏi các tạp chất khác.

 PTHH: S + O2 nhiệt độ→ SO2

* Cách điều chế Sulfur dioxide:

- Sulfur dioxide có thể được sản xuất thông qua quá trình đốt cháy sulfur hoặc các hợp chất chứa sulfur, chẳng hạn như sulfide hoặc thiosulfate.

 PTHH: S + O2 nhiệt độ→ SO2

- Có thể được sản xuất bằng cách cho khí sulfure dioxide (SO2) và khí oxi (O2) qua một lớp chất xúc tác, được gọi là quá trình Haber.

PTHH: SO2 + O2 xt→ 2SO3

Câu 7. Tính số mol của 20g sulfur (S) ?

Trả lời:

+ Số mol của S = khối lượng (g) / khối lượng mol (g/mol)

+ Khối lượng mol của S = 32,06 g/mol

 Vậy số mol của 20g S = 20g / 32,06 g/mol = 0,624 mol

4. VẬN DỤNG CAO (3 câu)

Câu 1. Trong quá trình cháy đốt sulfur, nếu có 100 mol SO2 tác dụng với đủ lượng oxi, tính khối lượng của sản phẩm cuối cùng?

Trả lời:

Sulfur được biểu diễn bởi công thức hóa học S. Khi cháy đốt với oxi, ta có phản ứng:

S + O2 =>  SO2

Theo đó, số mol SO2 tạo ra sẽ bằng số mol sulfur ban đầu. Vì vậy, trong trường hợp này, ta có 100 mol SO2. Khối lượng của sản phẩm cuối cùng là:

n(S) = n(SO2) = 100 mol

m(SO2) = n(SO2) × M(SO2) = 100 mol × 64 g/mol = 6400 g

 Vậy, khối lượng của sản phẩm cuối cùng là 6400 g.

Câu 2. Một lượng sulfur đun nóng trong oxi dư, thu được 80 g hỗn hợp gồm SO2 và SO3. Biết tỉ lệ số mol của SO2 và SO3 là 1:2, hãy tính số mol của SO2 và SO3 trong hỗn hợp?

Trả lời:

* Gọi số mol của SO2 là x, số mol của SO3 là 2x. Khi đó, ta có:

n(SO2) = x

n(SO3) = 2x

* Vì tỉ lệ số mol của SO2 và SO3 là 1:2, nên ta có x + 2x = 3x mol hỗn hợp.

* Theo đề bài, khối lượng của hỗn hợp là 80 g, nên ta có:

m(SO2) + m(SO3) = 80 g

* Từ đó, ta có hệ phương trình:

n(SO2) × M(SO2) + n(SO3) × M(SO3) = m(SO2) + m(SO3) = 80 g

 x × 64 g/mol + 2x × 80 g/mol = 80 g

 x = 0,2 mol

Vậy, số mol của SO2 trong hỗn hợp là 0,2 mol, số mol của SO3 là 0,4 mol.

Câu 3. Trong phòng thí nghiệm, có một lượng sulfur đun nóng trong oxi dư, thu được 9,6 L hỗn hợp khí gồm SO2 và SO3 (ở đktc). Nếu thêm nước vào hỗn hợp để tạo thành dung dịch H2SO4, tính thể tích nước cần thiết (ở đktc) để tạo thành 5% dung dịch H2SO4?

Trả lời:

* Để tính lượng SO2 và SO3 trong hỗn hợp khí, ta dùng định luật khí ideal:

PV = nRT (với P = 1 atm; T = 273K; R = 0,082 L·atm/mol·K)

* Số mol hỗn hợp khí SO2 và SO3:

n = PV/RT = 1×9,60,082×273=0,44 (mol)

* Ta biết tỉ lệ mol SO2 và SO3 ban đầu là 1:1. Vậy số mol SO2 là 0,22 mol và số mol SO3 cũng là 0,22 mol.

* Dung dịch H2SO4 5% có nghĩa là có 5g H2SO4 trong 100g dung dịch. Ta cần tính lượng H2SO4 cần có để tạo thành dung dịch 5%.

* Lượng H2SO4 cần có = 5% × (khối lượng dung dịch cần tạo ra)

khối lượng dung dịch cần tạo ra = khối lượng H2SO4 / 5%

* Ta biết khối lượng H2SO4 cần có là:

m(H2SO4) = m(SO2) + m(SO3) = n(SO2)×M(SO2) + n(SO3)×M(SO3)

= 0.22 mol × 64,066 g/mol + 0,22 mol × 80,064 g/mol

= 29,02 g

* Vậy khối lượng dung dịch cần tạo ra là 580 g.

* Thể tích nước cần thiết để tạo ra dung dịch 5%:

+ Khối lượng dung dịch H2SO4 = khối lượng H2SO4 + khối lượng nước

+ 580 g = 29,02 g + khối lượng nước

 Khối lượng nước = 580 g – 29,02 g = 550,98 g

* Ta chuyển khối lượng nước thành thể tích bằng công thức:

V = m/ρ (với ρ của nước ở đktc là 0,997 g/mL)

V = 550,98 g / 0,997 g/mL = 553,3 mL

 Vậy thể tích nước cần thiết để tạo ra dung dịch H2SO4 5% là 553,3 mL.