Điều chế SO2 trong phòng thí nghiệm như thế nào?

Câu hỏi: Điều chế SO₂ trong phòng thí nghiệm như thế nào?

Trả lời:

- Trong phòng thí nghiệm, SO₂ được điều chế bằng cách cho muối sunfit tác dụng với axit mạnh như HCl, H₂SO₄

Ví dụ: 

Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + SO₂

- Ngoài ra, khí SO₂ còn được điều chế bằng cách cho Cu tác dụng với H₂SO₄ đặc.

Cu + 2H₂SO₄ đặc → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

- Khí SO₂ được thu bằng phương pháp đẩy không khí.

Các bạn hãy cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về Lưu huỳnh dioxit (SO₂) nhé!

I. Khái niệm khí SO₂ là gì?

- Khí SO₂ có tên đầy đủ là sulfur dioxide, lưu huỳnh đioxit là hợp chất vô cơ, là oxit lưu huỳnh phổ biến nhất, một khí độc nặng, không màu. 

- Sulfur dioxide có mùi hăng, khó chịu giống như mùi của que diêm khi ta đốt cháy.

- Khí SO₂ tồn tại trong tự nhiên ở những nơi có núi lửa hoạt động mạnh và trong nước của một số suối nước ấm.

- Sulfur dioxide thường được điều chế công nghiệp bằng cách đốt cháy lưu huỳnh trong không khí hoặc oxy hoặc các hợp chất của lưu huỳnh.

II.Tính chất vật lý của SO₂

 - Là chất khí không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí 

- Tan nhiều trong nước. (ở 20ºC một thể tích nước hòa tan được 40 thể tích khí SO₂). Khi tan trong nươc tao thành dung dịch axit sunfurơ, nhưng thực chất tồn tại ở dạng SO₂.nH₂O, chỉ một phần nhỏ là thực sự kết hợp với nước tạo thành H₂SO₃. 

- Độc, gây viêm đường hô hấp.

- SO₂ bền nhiệt do trạng thái lai hóa của lưu huỳnh đã được ổn định nhờ sự xuât hiện của liên kết π không định chỗ dẫn đến liên kết S-O có bậc 1,5 bền.

- Hóa lỏng (không màu) ở -10ºC, hóa rắn thành tinh thể trắng ở -75ºC.

III. Tính chất hóa học của SO₂

1. SO₂ là một oxit axit, nên mang đầy đủ tính chất hóa học của một oxit axit.

a) Oxy hóa chậm trong không khí

- SO₂ dễ bị oxy hóa thành SO₃ trong khí quyển dưới chất xúc tác hoặc do quá trình quang hóa.

- Là một axit yếu, tác dụng với nước tạo ra H₂SO₃

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

b) SO₂ tác dụng với dung dịch kiềm

- Tạo ra muối sunfit hoặc hidrosunfit hay cả hai loại

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

2. Vừa là chất oxy hóa, vừa là chất khử

a) SO₂ là chất khử

- Phản ứng với chất oxy hóa mạnh

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (V₂O₅, 450^oC)

Cl₂ + SO₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl

- SO₂ làm mất màu nước Brom

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄

- SO₂ làm mất màu dung dịch thuốc tím

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄

b) SO₂  là chất oxy hoá mạnh

- Tác dụng với chất khử mạnh

- Phương trình phản ứng thể hiện tính oxi hóa của SO₂ là

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O

SO₂ + 2Mg → S + 2MgO

IV. Bài tập vận dụng

Bài 1: Lưu huỳnh đioxit có thể tham gia những phản ứng sau:

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄ (1)

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O (2)

Câu nào sau đây diễn tả không đúng tính chất của các chất trong những phản ứng trên?

A. Phản ứng (1) : SO₂ là chất khử, Br₂ là chất oxi hóa.

B. Phản ứng (2) : SO₂ là chất oxi hóa, H₂S là chất khử.

C. Phản ứng (2) : SO₂ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa.

D. Phản ứng (1) : Br₂ là chất oxi hóa, phản ứng (2) : H₂S là chất khử.

Lời giải 

- Ở PTPƯ (1): SO₂ đóng vai trò chất khử, Br₂ đóng vai trò chất oxi hoá

S⁺⁴ → S⁺⁶ + 2e

Br⁰ + 2e → Br⁺²

- Ở PTPƯ (2): SO₂ đóng vai trò chất oxi hoá, H₂S đóng vai trò chất khử

S⁺⁴ + 4e → S⁰

S^-2 → S⁰ + 2e

⇒ Câu diễn tả không đúng tính chất của các chất trong những phản ứng trên là: Phản ứng (2) : SO₂ vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa.

Chọn C.

Bài 2: Hấp thụ hoàn toàn 12,8g SO₂ vào 250 ml dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.

Lời giải

→ m_NaHSO3 = 0,15. 104 = 15,6g

m_Na2SO3 = 0,05 . 126 = 6,3g

Nhận xét : Có thể nhẩm nhanh trắc nghiệm: số mol 2 muối = số mol SO₂

n_Na2SO3 = n_NaOH - n_SO2 = 0,25 – 0,2 = 0,05 mol

n_NaHSO3 = n_SO2 - n_Na2SO3 = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol

Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam lưu huỳnh rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,5M. Khối lượng kết tủa thu được là:

A. 10,85 gam                                      

B. 16,725 gam

C. 21,7 gam                                         

D. 32,55 gam

Lời giải

Số mol S = 4,8/32= 0,15 (mol)

Số mol Ba(OH)₂ = 0,2 . 0,5 = 0,1 (mol)

S + O₂ → SO₂

Từ pt => Số mol SO₂ = số mol S = 0,15 (mol)

Ta có tỉ lệ: n_SO2 / n_Ba(OH)2 = 0,15/0,1 = 1,5

=> SO₂ tác dụng với Ba(OH)₂ thu được 2 muối: BaSO₃ và Ba(HSO₃)₂

SO₂ + Ba(OH)₂ → BaSO₃ + H₂O

x-------------x—----------x (mol)

2SO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HSO₃)₂

2y——-y—————-y (mol)

Ta có hệ phương trình gồm: n_SO2 = x + 2y = 0,15 (1) và n_Ba(OH)2 = x+y = 0,1 (2)

Giải hệ phương trình => n_BaSO3 = x = 0,05 (mol)

Vậy khối lượng kết tủa = m_BaSO3 = 0,05  .  217 = 10,85 (gam)