Điều chế SO3 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp như thế nào

Câu hỏi: Điều chế SO₃ trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp như thế nào?

Lời giải:

   Trong công nghiệp người ta sản xuất lưu huỳnh trioxit bằng cách oxy hóa lưu huỳnh dioxide bởi oxy với sự có mặt của chất xúc tác là vanađi(V) oxit. Phản ứng xảy ra như sau:

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (với xúc tác V₂O₅, ở nhiệt độ cao khoảng 450–500 ℃)

SO₂ cũng có thể phản ứng với O₂ ở nhiệt độ thấp hơn với xúc tác là NO₂ để tạo SO₃

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (nhiệt độ cao, chất xúc tác NO₂)

Quá trình phản ứng diễn ra như sau: ban đầu NO₂ phản ứng với SO₂ tạo SO₃

SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO

Sau đó O₂ lại phản ứng tiếp với NO tạo NO₂. Quá trình trên được lặp lại nhiều lần.

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về Lưu huỳnh trioxit nhé:

Khái niệm:

   Lưu huỳnh trioxit (còn gọi là anhydride sunfuric, sulfur trioxit, sulfane) là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học SO₃. Nó là chất lỏng không màu, tan vô hạn trong nước và axit sunfuric. Lưu huỳnh trioxit khô tuyệt đối không ăn mòn kim loại. Ở thể khí, đây là một chất gây ô nhiễm nghiêm trọng và là tác nhân chính trong các trận mưa axit. SO₃ được sản xuất đại trà để dùng trong điều chế axit sunfuric.

Cấu tạo và liên kết

   Khí SO₃ có cấu tạo phân tử tam diện phẳng và đối xứng, như được dự đoán trước bởi lý thuyết VSEPR.

Nguyên tử lưu huỳnh có số oxy hóa là +6, điện tích là 0 và bao quanh bởi 6 cặp electron.

Tính chất:

2. Lưu huỳnh đioxit là chất khử và chất oxi hóa 

a. Lưu huỳnh đioxit là chất khử 

Khi dẫn khí SO₂ vào  dung dich Br có màu vàng nâu nhạt. Dung dịch brom bị mất màu 

SO₂  + Br₂ + 2H₂O →2HBr + H₂SO₄

SO₂  đã khử Br₂ có màu thành HBr không màu 

b. Lưu huỳnh đoxit là chất oxi hóa 

Khi dẫn khí SO₂  vào dung dịch axit H₂S dung dịch bị vẩn đục màu vàng: 

SO₂  + 2H₂S → 3S + 2H₂O   , SO₂  đã oxi hóa H₂S thành S

Trong hợp chất  SO₂, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa +4, là số oxi hóa trung gian giữa các số oxi hóa  −2 và  +6. Do vậy, khi tham gia phản ứng oxi hóa - khử,  SO₂   có thể bị khử hoặc bị oxi hóa.

Thí dụ:

Lưu huỳnh đioxit là chất khử khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnh, như halogen, kali pemanganat,...:

                  SO₂  + Br₂ + 2H₂O→2HBr  + H₂SO₄

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

Lưu huỳnh đioxit là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn, như  H₂S, Mg,...:

Ứng dụng 

Lưu huỳnh trioxit ít có ứng dụng trong thực tế, nhưng lại là sản phẩm trung gian để sản xuất axit sunfuric.

Bài tập liên quan:

Bài 1 trang 138 SGK Hóa 10

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.

Đáp án hướng dẫn giải 

C đúng.

Bài 2 trang 138 SGK Hóa 10

Hãy ghép cặp chất và tính chất của chất sao cho phù hợp:

Các chất	Tính chất của chất
A. S	a) Chỉ có tính oxi hóa
B. SO2	b) Chỉ có tính khử
C. H2S	c) Có tính oxi hóa và tính khử
D. H2SO4	d) Không có tính oxi hóa và tính khử

Đáp án hướng dẫn giải 

A với c).

B với d).

C với b).

D với a).

Bài 3 trang 138 SGK Hóa 10

Cho biết phản ứng hóa học H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O → H₂SO₄ + 8HCl. Câu nào diễn tả đúng tính chất các chất phản ứng?

A. H₂S là chất oxi hóa, Cl₂ là chất khử.

B. H₂S là chất khử, H₂O là chất oxi hóa.

C. Cl₂ là chất oxi hóa, H₂O là chất khử.

D. Cl₂ là chất oxi hóa, H₂S là chất khử.

Đáp án hướng dẫn giải 

D đúng.

Bài 4 trang 138 SGK Hóa 10

Hãy cho biết những tính chất hóa học đặc trưng của:

a) Hiđro sunfua.

b) Lưu huỳnh đioxit.

Dẫn ra những phản ứng hóa học để minh họa.

Đáp án hướng dẫn giải 

a) Tính chất hóa học của hiđro sunfua.

Hidro sunfua tan trong nước thành dung dịch axit rất yếu.

Tính khử mạnh :

2H₂S + O₂ → 2S + 2H₂O

2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O

b) Tính chất hóa học của lưu huỳnh đioxit

Lưu huỳnh đioxit là oxit axit

* SO₂ tan trong nước thành dung dịch axit H₂SO₃ là axit yếu

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

*SO₂ tác dụng với dung dịch bazơ, tạo nên 2 muối:

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Lưu huỳnh đioxit là chất khử và là chất oxi hóa

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O.

Bài 5 trang 139 SGK Hóa 10

Dẫn khí SO₂ vào dung dịch KMnO₄ màu tím nhận thấy dung dịch bị mất màu, vì xảy ra phản ứng hóa học sau:

SO₂ +KMnO₄ + H₂O → K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂SO₄

a) Hãy cân bằng phương trình hóa học trên bằng phương pháp thăng bằng electron.

b) Hãy cho biết vai trò của SO₂ và KMnO₄ trong phản ứng trên.

Đáp án hướng dẫn giải