Sulfur & Sulfur Dioxide
Cấu tạo, tính chất hóa học của S và SO₂ — ô nhiễm môi trường
▸ Trạng thái tự nhiên
Sulfur (lưu huỳnh) là nguyên tố phổ biến thứ 17 trên vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 0,03 – 0,1% khối lượng.
| Dạng tồn tại | Ví dụ |
|---|---|
| Đơn chất | Mỏ sulfur ở vùng lân cận núi lửa, suối nước nóng |
| Hợp chất sulfide | Pyrite (FeS₂), Chalcopyrite (CuFeS₂), Chu sa (HgS) |
| Hợp chất sulfate | Thạch cao (CaSO₄·2H₂O) |
| Hợp chất hữu cơ | Protein, enzyme (trong cơ thể sinh vật) |
▸ Cấu tạo nguyên tử
| Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|
| Vị trí trong BTH | Ô số 16, chu kì 3, nhóm VIA |
| Cấu hình electron | $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ |
| Độ âm điện | 2,58 → là phi kim |
| Số oxi hóa thường gặp | -2, 0, +4, +6 |
▸ Cấu tạo phân tử
- Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử (S₈), có dạng vòng khép kín.
- Mỗi nguyên tử S liên kết với 2 nguyên tử bên cạnh bằng liên kết cộng hóa trị không phân cực.
- Năng lượng liên kết S–S: 226 kJ/mol; độ dài liên kết: 205 pm.
- Trong phương trình hóa học, thường viết đơn giản là S.
▸ Tính chất vật lí
| Tính chất | Đặc điểm |
|---|---|
| Trạng thái (đk thường) | Chất rắn |
| Dạng thù hình | Tà phương (bền ở đk thường) và đơn tà |
| Nhiệt độ nóng chảy | 113°C |
| Nhiệt độ sôi | 445°C |
| Độ tan | Không tan trong nước, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide (CS₂) |
Hầu hết phản ứng của S chỉ xảy ra khi đun nóng (trừ phản ứng với Hg).
▸ 2.1. Tác dụng với hydrogen, kim loại — Tính OXI HÓA
Với hydrogen (đun nóng):
Với thuỷ ngân (Hg) — đặc biệt: phản ứng ngay ở nhiệt độ thường:
Với kim loại khác (đun nóng):
▸ 2.2. Tác dụng với phi kim (O₂, F₂) — Tính KHỬ
Với oxygen (đun nóng):
Với fluorine:
| Phản ứng | SOH của S | Vai trò của S |
|---|---|---|
| S + H₂ → H₂S | $0 \to -2$ | Chất oxi hóa |
| S + Hg → HgS | $0 \to -2$ | Chất oxi hóa |
| S + Al → Al₂S₃ | $0 \to -2$ | Chất oxi hóa |
| S + O₂ → SO₂ | $0 \to +4$ | Chất khử |
| S + F₂ → SF₆ | $0 \to +6$ | Chất khử |
▸ Ứng dụng của Sulfur
| Ứng dụng | Mô tả |
|---|---|
| Sản xuất H₂SO₄ | S là nguyên liệu ban đầu (chiếm khoảng 90% lượng S sản xuất) |
| Lưu hóa cao su | S liên kết các chuỗi polymer → cao su có độ bền, độ đàn hồi tốt hơn |
| Sản xuất diêm, thuốc nổ | S là thành phần trong thuốc súng đen |
| Thuốc trừ sâu, diệt nấm | Các hợp chất S có tác dụng diệt côn trùng, nấm bệnh |
▸ Tính chất vật lí
| Tính chất | Đặc điểm |
|---|---|
| Trạng thái | Chất khí |
| Màu sắc | Không màu |
| Mùi | Mùi hắc |
| Tỉ khối | Nặng hơn không khí ($M = 64 > 29$) |
| Độ tan | Tan nhiều (1 L nước hoà tan 40 L SO₂ ở 20°C) |
| Độc tính | Khí độc, hít thở vượt ngưỡng gây viêm đường hô hấp |
▸ Tính chất hóa học
• S có SOH +4 (trung gian) → vừa oxi hóa, vừa khử.
★ Tính chất 1 — Tính OXI HÓA (tác dụng với H₂S)
- S trong SO₂: +4 → 0 (giảm) → SO₂ là chất oxi hóa.
- S trong H₂S: -2 → 0 (tăng) → H₂S là chất khử.
- Hiện tượng: xuất hiện vẩn đục màu vàng (sulfur S sinh ra không tan trong nước).
★ Tính chất 2 — Tính KHỬ (tác dụng với NO₂, Br₂)
Với NO₂ (có xúc tác):
Với nước brom (làm mất màu nước brom):
- S trong SO₂: +4 → +6 (tăng) → SO₂ là chất khử.
- Hiện tượng quan trọng: SO₂ làm mất màu nước brom (vàng cam → không màu) → dùng để phân biệt SO₂ và CO₂.
▸ Quá trình hình thành mưa acid từ SO₂
SO₂ trong khí thải kết hợp O₂ và hơi nước trong khí quyển → H₂SO₄ → theo mưa rơi xuống → mưa acid.
▸ Ứng dụng của SO₂
| Ứng dụng | Giải thích cơ sở khoa học |
|---|---|
| Sản xuất H₂SO₄ | SO₂ là chất trung gian quan trọng trong quy trình tiếp xúc |
| Tẩy trắng bột giấy | SO₂ có khả năng tẩy trắng các sắc tố tự nhiên |
| Khử màu trong sản xuất đường | SO₂ có khả năng tẩy màu các tạp chất |
| Chống nấm mốc cho mây tre đan | SO₂ có khả năng diệt khuẩn, diệt nấm |
| Dung môi nghiên cứu | SO₂ lỏng là dung môi phân cực |
▸ Nguồn phát sinh SO₂ trong khí quyển
| Loại nguồn | Cụ thể |
|---|---|
| Tự nhiên | Khí thải núi lửa phun trào |
| Nhân tạo | • Đốt nhiên liệu (than đá, dầu mỏ) có tạp chất sulfur • Đốt quặng sulfide (galen PbS, blend ZnS…) trong luyện kim • Đốt sulfur và quặng pyrite (FeS₂) trong sản xuất H₂SO₄ |
▸ Tác hại của SO₂
- Là một trong các tác nhân chính làm ô nhiễm khí quyển.
- Gây mưa acid (qua chuỗi phản ứng SO₂ → SO₃ → H₂SO₄).
- Gây viêm đường hô hấp ở người, hư hại lá cây, ăn mòn công trình.
▸ Biện pháp cắt giảm phát thải SO₂
| Biện pháp | Tác dụng |
|---|---|
| Sử dụng năng lượng tái tạo | Giảm đốt than đá, dầu mỏ — nguồn SO₂ chính |
| Tiết kiệm tài nguyên | Giảm nhu cầu đốt nhiên liệu hoá thạch |
| Cải tiến công nghệ sản xuất | Giảm phát thải tại nguồn (đốt sạch, hiệu suất cao) |
| Xử lí khí thải | Loại bỏ SO₂ trước khi thải ra môi trường (hấp thụ bằng dung dịch base, đá vôi…) |
| Tái chế sản phẩm chứa S | Thu hồi S từ khí thải để sản xuất H₂SO₄ |
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm 7 dạng bài tập có lời giải chi tiết (tính khối lượng muối sulfide, phân biệt SO₂ và CO₂, hiện tượng phản ứng…), các em hãy đọc bài viết bên dưới:
Toàn bộ lý thuyết, 7 dạng bài tập có lời giải, các sai lầm thường gặp và sơ đồ tư duy.
Sau khi nắm vững lý thuyết, các em chuyển sang tab Bài Tập để luyện 25 câu bám sát chương trình SGK Kết Nối Tri Thức!
Luyện tập Bài 7 – Sulfur & SO₂!
25 câu: 20 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
ThS. Lê Thị Mai Nhi
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Hoá Học THPT
Trình độ: Thạc sĩ Hóa học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Chuyên Nguyễn Huệ