Lý thuyết trọng tâm

I. Sulfur

1. 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.

Các đồng vị bền: ³²S (94,98%), ³³S (0,76%), ³⁴S (4,22%), ³⁶S (0,02%)

Trong tự nhiên, sulfur tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất:

Trong cơ thể người, sulfur chiếm khoảng 0,2% khối lượng, có trong thành phần nhiều protein và enzyme.

2. Cấu tạo nguyên tử, phân tử

a) Cấu tạo nguyên tử

• Vị trí trong bảng tuần hoàn: Ô số 16, nhóm VIA, chu kì 3
• Cấu hình electron: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$
• Độ âm điện: 2,58 → Sulfur có tính phi kim
• Các số oxi hóa thường gặp: -2, 0, +4, +6

b) Cấu tạo phân tử

• Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử ($\text{S}_8$) có dạng vòng khép kín
• Mỗi nguyên tử sulfur liên kết với hai nguyên tử bên cạnh bằng hai liên kết cộng hóa trị không phân cực
• Năng lượng liên kết S–S: 226 kJ/mol
• Độ dài liên kết: 205 pm
• Trong phản ứng hóa học, phân tử sulfur được viết đơn giản là S

3. Tính chất vật lí

Giải thích: Trong tinh thể sulfur, các phân tử $\text{S}_8$ tương tác với nhau bằng lực van der Waals yếu nên sulfur có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp.

4. Tính chất hóa học

Khi tham gia phản ứng hóa học, sulfur có thể thể hiện tính oxi hóa hoặc tính khử. Trong thực tế, hầu hết các phản ứng của sulfur chỉ xảy ra khi đun nóng.

a) Tác dụng với hydrogen và kim loại (Thể hiện tính oxi hóa)

Tác dụng với hydrogen:

Ở nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với hydrogen tạo thành hydrogen sulfide:

$$\text{H}_2(g) + \text{S}(s) \xrightarrow{t^\circ} \text{H}_2\text{S}(g) \quad \Delta_rH^\circ = -20{,}6 \text{ kJ}$$

Tác dụng với kim loại:

• Sulfur tác dụng với thủy ngân (mercury) ngay ở nhiệt độ thường:

$$\text{Hg} + \text{S} \rightarrow \text{HgS}$$

→ Phản ứng này được sử dụng để xử lí mercury rơi vãi.

• Sulfur tác dụng với nhiều kim loại khác ở nhiệt độ cao, tạo thành muối sulfide:

$$2\text{Al} + 3\text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{Al}_2\text{S}_3$$

$$\text{Fe} + \text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{FeS}$$

Phân tích: Trong các phản ứng trên, số oxi hóa của S giảm từ 0 xuống -2 → Sulfur đóng vai trò chất oxi hóa.

b) Tác dụng với phi kim (Thể hiện tính khử)

Ở nhiệt độ thích hợp, sulfur tác dụng với một số phi kim như fluorine, oxygen…

$$\text{S}(s) + 3\text{F}_2(g) \rightarrow \text{SF}_6(g) \quad \Delta_rH^\circ = -1220{,}5 \text{ kJ}$$

$$\text{S}(s) + \text{O}_2(g) \xrightarrow{t^\circ} \text{SO}_2(g) \quad \Delta_rH^\circ = -296{,}8 \text{ kJ}$$

Phân tích: Trong các phản ứng trên, số oxi hóa của S tăng từ 0 lên +4 hoặc +6 → Sulfur đóng vai trò chất khử.

5. Ứng dụng

II. Sulfur dioxide (so₂)

1. Tính chất vật lí

2. Tính chất hóa học

Đặc điểm:

• $\text{SO}_2$ là oxide acid (acidic oxide)
• Số oxi hóa của S trong $\text{SO}_2$ là +4 (số oxi hóa trung gian)
• → $\text{SO}_2$ vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử

a) Tính oxi hóa

Sulfur dioxide tác dụng với hydrogen sulfide tạo thành sulfur và nước:

$$\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{S} \rightarrow 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O}$$

Phân tích:

• S trong $\text{SO}_2$: +4 → 0 (giảm) → $\text{SO}_2$ đóng vai trò chất oxi hóa
• S trong $\text{H}_2\text{S}$: -2 → 0 (tăng) → $\text{H}_2\text{S}$ đóng vai trò chất khử

Ứng dụng: Phản ứng trên được dùng để chuyển hóa hydrogen sulfide trong khí thiên nhiên thành sulfur.

b) Tính khử

Phản ứng với nitrogen dioxide:

$$\text{SO}_2 + \text{NO}_2 \xrightarrow{\text{xúc tác}} \text{SO}_3 + \text{NO}$$

Phản ứng với nước brom:

$$\text{SO}_2 + \text{Br}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{HBr}$$

Phân tích:

• S trong $\text{SO}_2$: +4 → +6 (tăng) → $\text{SO}_2$ đóng vai trò chất khử

Quá trình hình thành mưa acid:

Trong không khí, $\text{SO}_2$ chuyển hóa thành $\text{SO}_3$, sau đó kết hợp với hơi nước tạo thành sulfuric acid:

$$2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{xúc tác}} 2\text{SO}_3$$

$$\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$$

3. Ứng dụng

4. Sulfur dioxide và ô nhiễm môi trường

a) Nguồn phát sinh sulfur dioxide

Lưu ý: Trên toàn thế giới, nguồn $\text{SO}_2$ tự nhiên chiếm ưu thế, nhưng ở các khu vực đô thị và công nghiệp, nguồn nhân tạo chiếm ưu thế.

b) Tác hại

• Là một trong các tác nhân làm ô nhiễm khí quyển
• Gây mưa acid
• Gây viêm đường hô hấp ở người

c) Biện pháp cắt giảm phát thải sulfur dioxide

• Tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo
• Sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên
• Cải tiến công nghệ sản xuất
• Có biện pháp xử lí khí thải
• Tái chế các sản phẩm phụ có chứa sulfur

Phương pháp giải các dạng bài tập

Phần này chỉ trình bày các dạng bài tập tính toán, bám sát các phản ứng có trong phần lý thuyết.

Các phương trình cần thuộc:

Khối lượng mol hay dùng (g/mol):

$$\text{S} = 32 \quad \text{SO}_2 = 64 \quad \text{ZnS} = 97 \quad \text{FeS} = 88 \quad \text{MgS} = 56 \quad \text{NaHSO}_3 = 104 \quad \text{Na}_2\text{SO}_3 = 126 \quad \text{BaSO}_4 = 233$$

Lưu ý theo chương trình mới: Thể tích khí quy về điều kiện chuẩn (đkc): $25\ ^\circ\text{C}$, $1$ bar, $V_m = \mathbf{24{,}79}$ L/mol, tức $n = \dfrac{V}{24{,}79}$. Mốc $22{,}4$ L/mol của “điều kiện tiêu chuẩn” theo chương trình cũ không còn dùng.

Dạng 1: Sulfur tác dụng với kim loại – bài toán chất hết, chất dư

Phương pháp giải

Bước 1: Viết phương trình và ghi rõ tỉ lệ mol. Chú ý tỉ lệ khác nhau tuỳ hoá trị kim loại:

$$\text{Fe} + \text{S} \rightarrow \text{FeS}\ (1:1) \qquad \text{Zn} + \text{S} \rightarrow \text{ZnS}\ (1:1) \qquad 2\text{Al} + 3\text{S} \rightarrow \text{Al}_2\text{S}_3\ (2:3)$$

Bước 2: Tính số mol từng chất.

Bước 3: So sánh tỉ số $\dfrac{n}{\text{hệ số}}$ của hai chất. Tỉ số nhỏ hơn là chất hết, mọi tính toán về sản phẩm đều theo chất đó.

Bước 4: Tính khối lượng sản phẩm theo chất hết.

Bước 5: Nếu đề cho hỗn hợp hai kim loại, đặt hai ẩn và lập hệ hai phương trình: một theo khối lượng hỗn hợp, một theo số mol sulfur đã phản ứng.

Lưu ý về phản ứng với thuỷ ngân: $\text{Hg} + \text{S} \rightarrow \text{HgS}$ xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, khác với các kim loại còn lại phải đun nóng. Đây là cơ sở của việc rắc bột sulfur để xử lí thuỷ ngân rơi vãi.

Ví dụ mẫu 1

Đề bài: Đun nóng hỗn hợp gồm $0{,}650$ gam bột zinc và $0{,}224$ gam bột sulfur trong ống nghiệm đậy kín, không có không khí. Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng.

Lời giải

$$\text{Zn} + \text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{ZnS}$$

$$n_{\text{Zn}} = \frac{0{,}650}{65} = 0{,}010\ \text{mol} \qquad n_{\text{S}} = \frac{0{,}224}{32} = 0{,}007\ \text{mol}$$

Tỉ lệ phản ứng là $1 : 1$, mà $0{,}007 < 0{,}010$ nên sulfur hết, zinc dư. Tính theo sulfur:

$$n_{\text{ZnS}} = n_{\text{S}} = 0{,}007\ \text{mol} \Rightarrow m = 0{,}007 \times 97 = 0{,}679\ \text{g}$$

Kết luận: Thu được $0{,}679$ g ZnS.

Ví dụ mẫu 2

Đề bài: Cho $11$ gam hỗn hợp bột sắt và bột nhôm tác dụng với bột sulfur trong điều kiện không có không khí, thấy có $12{,}8$ gam sulfur tham gia phản ứng. Tính khối lượng sắt trong hỗn hợp đầu.

Lời giải

Bước 1. Đặt ẩn

Gọi $x$, $y$ lần lượt là số mol Fe và Al trong hỗn hợp.

Bước 2. Lập hệ phương trình

Theo khối lượng hỗn hợp kim loại:

$$56x + 27y = 11 \qquad (1)$$

Số mol sulfur đã phản ứng:

$$n_{\text{S}} = \frac{12{,}8}{32} = 0{,}4\ \text{mol}$$

Theo hai phương trình $\text{Fe} + \text{S} \rightarrow \text{FeS}$ và $2\text{Al} + 3\text{S} \rightarrow \text{Al}_2\text{S}_3$:

$$x + \frac{3}{2}y = 0{,}4 \qquad (2)$$

Bước 3. Giải hệ

Từ $(2)$: $x = 0{,}4 – 1{,}5y$. Thay vào $(1)$:

$$56(0{,}4 – 1{,}5y) + 27y = 11$$

$$22{,}4 – 84y + 27y = 11 \Rightarrow 57y = 11{,}4 \Rightarrow y = 0{,}2\ \text{mol}$$

$$x = 0{,}4 – 1{,}5\times 0{,}2 = 0{,}1\ \text{mol}$$

Bước 4. Tính khối lượng sắt

$$m_{\text{Fe}} = 0{,}1 \times 56 = 5{,}6\ \text{g}$$

Kiểm tra: $m_{\text{Al}} = 0{,}2 \times 27 = 5{,}4$ g, tổng $5{,}6 + 5{,}4 = 11$ g, đúng với đề bài.

Kết luận: Khối lượng sắt là $5{,}6$ gam.

Dạng 2: Đốt cháy sulfur và tính lượng $\text{SO}_2$ phát thải

Phương pháp giải

Bước 1: Viết phương trình, tỉ lệ mol $1 : 1 : 1$:

$$\text{S} + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} \text{SO}_2$$

Bước 2: Nhận xét rút gọn: $n_{\text{SO}_2} = n_{\text{S}} = n_{\text{O}_2}$.

Bước 3: Với bài toán thực tiễn về nhiên liệu chứa tạp chất sulfur, tính khối lượng sulfur trước:

$$m_{\text{S}} = m_{\text{nhiên liệu}} \times \%\text{S}$$

Bước 4: Quy về đơn vị bài yêu cầu. Chú ý đổi $1$ tấn $= 10^6$ g.

Bước 5: Nếu có hiệu suất chuyển hoá $H$ thì nhân thêm: $n_{\text{SO}_2} = n_{\text{S}} \times H$.

Ví dụ mẫu 1

Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn $3{,}2$ gam bột sulfur trong khí oxygen dư. Tính thể tích khí $\text{SO}_2$ thu được (đkc) và thể tích khí oxygen đã phản ứng.

Lời giải

$$n_{\text{S}} = \frac{3{,}2}{32} = 0{,}1\ \text{mol}$$

$$\text{S} + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} \text{SO}_2$$

$$n_{\text{SO}_2} = n_{\text{O}_2} = 0{,}1\ \text{mol}$$

$$V_{\text{SO}_2} = V_{\text{O}_2} = 0{,}1 \times 24{,}79 = 2{,}479\ \text{L}$$

Kết luận: Thu được $2{,}479$ L $\text{SO}_2$ và đã dùng hết $2{,}479$ L $\text{O}_2$.

Ví dụ mẫu 2

Đề bài: Một nhà máy nhiệt điện đốt $1$ tấn than đá có chứa $1{,}2\%$ sulfur về khối lượng. Giả thiết toàn bộ sulfur chuyển hết thành $\text{SO}_2$ và thải ra khí quyển.

a) Tính khối lượng $\text{SO}_2$ thải ra.

b) Nếu toàn bộ lượng $\text{SO}_2$ đó chuyển hoá thành $\text{H}_2\text{SO}_4$ gây mưa acid, tính khối lượng $\text{H}_2\text{SO}_4$ tạo thành. Cho $M_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 98$ g/mol.

Lời giải

Câu a.

Khối lượng sulfur trong than:

$$m_{\text{S}} = 10^6 \times 1{,}2\% = 12,000\ \text{g} = 12\ \text{kg}$$

$$n_{\text{S}} = \frac{12,000}{32} = 375\ \text{mol} \Rightarrow n_{\text{SO}_2} = 375\ \text{mol}$$

$$m_{\text{SO}_2} = 375 \times 64 = 24,000\ \text{g} = 24\ \text{kg}$$

Câu b.

Theo hai phương trình tạo mưa acid:

$$2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{xt}} 2\text{SO}_3 \qquad \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$$

Sơ đồ hợp thức cho thấy tỉ lệ $\text{SO}_2 : \text{H}_2\text{SO}_4 = 1 : 1$:

$$n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 375\ \text{mol} \Rightarrow m = 375 \times 98 = 36,750\ \text{g} \approx 36{,}75\ \text{kg}$$

Kết luận: Đốt $1$ tấn than thải ra $24$ kg $\text{SO}_2$, tương ứng khoảng $36{,}75$ kg $\text{H}_2\text{SO}_4$ nếu chuyển hoá hoàn toàn.

Liên hệ thực tế: Con số này giải thích vì sao dùng than có hàm lượng sulfur thấp và xử lí khí thải là hai biện pháp cắt giảm phát thải $\text{SO}_2$ hiệu quả nhất.

Dạng 3: $\text{SO}_2$ tác dụng với dung dịch kiềm

Phương pháp giải

$\text{SO}_2$ là oxide acid nên tác dụng với dung dịch base tạo muối acid hoặc muối trung hoà, tuỳ tỉ lệ.

Bước 1: Tính số mol $\text{SO}_2$ và số mol NaOH.

Bước 2: Lập tỉ số:

$$T = \frac{n_{\text{NaOH}}}{n_{\text{SO}_2}}$$

Bước 3: Biện luận sản phẩm theo $T$:

Bước 4: Với trường hợp tạo hai muối, gọi $a$ là số mol $\text{NaHSO}_3$, $b$ là số mol $\text{Na}_2\text{SO}_3$ rồi lập hệ theo bảo toàn nguyên tố S và bảo toàn nguyên tố Na:

$$\begin{cases} a + b = n_{\text{SO}_2} \\[4pt] a + 2b = n_{\text{NaOH}} \end{cases}$$

Ví dụ mẫu

Đề bài: Hấp thụ hoàn toàn $4{,}958$ L khí $\text{SO}_2$ (đkc) vào $150$ mL dung dịch NaOH $2$ M, thu được dung dịch chứa $m$ gam muối. Tính $m$.

Lời giải

Bước 1. Tính số mol

$$n_{\text{SO}_2} = \frac{4{,}958}{24{,}79} = 0{,}2\ \text{mol} \qquad n_{\text{NaOH}} = 0{,}150 \times 2 = 0{,}3\ \text{mol}$$

Bước 2. Biện luận

$$T = \frac{0{,}3}{0{,}2} = 1{,}5$$

Vì $1 < 1{,}5 < 2$ nên phản ứng tạo hai muối $\text{NaHSO}_3$ và $\text{Na}_2\text{SO}_3$.

Bước 3. Lập hệ

Gọi $a$, $b$ lần lượt là số mol $\text{NaHSO}_3$ và $\text{Na}_2\text{SO}_3$.

Bảo toàn nguyên tố S: $a + b = 0{,}2$

Bảo toàn nguyên tố Na: $a + 2b = 0{,}3$

Trừ vế theo vế: $b = 0{,}1 \Rightarrow a = 0{,}1$ (mol)

Bước 4. Tính khối lượng muối

$$m = 0{,}1 \times 104 + 0{,}1 \times 126 = 10{,}4 + 12{,}6 = 23{,}0\ \text{g}$$

Kết luận: Khối lượng muối thu được là $23{,}0$ gam.

Dạng 4: Bài toán về tính khử và tính oxi hoá của $\text{SO}_2$

Phương pháp giải

Trong $\text{SO}_2$, nguyên tử S có số oxi hoá $+4$ là số oxi hoá trung gian, nên $\text{SO}_2$ vừa có tính khử vừa có tính oxi hoá. Chọn phương trình theo chất phản ứng cùng:

Bước 1: Nhận diện đúng phương trình.

Bước 2: Nếu đề định lượng qua kết tủa, dùng chuỗi bảo toàn nguyên tố S:

$$\text{SO}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \Rightarrow n_{\text{SO}_2} = n_{\text{BaSO}_4}$$

Bước 3: Chú ý ở phản ứng với $\text{H}_2\text{S}$, hệ số của sulfur là $3$ nên $n_{\text{S}} = 3\,n_{\text{SO}_2}$, đây là chỗ hay tính thiếu.

Ví dụ mẫu 1

Đề bài: Dẫn $V$ lít khí $\text{SO}_2$ (đkc) vào lượng dư nước bromine, thu được dung dịch X. Cho dung dịch $\text{BaCl}_2$ dư vào X, thu được $23{,}3$ gam kết tủa. Tính $V$.

Lời giải

Kết tủa thu được là $\text{BaSO}_4$:

$$n_{\text{BaSO}_4} = \frac{23{,}3}{233} = 0{,}1\ \text{mol}$$

Theo chuỗi bảo toàn nguyên tố sulfur:

$$\text{SO}_2 \xrightarrow{\ \text{Br}_2,\ \text{H}_2\text{O}\ } \text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\ \text{BaCl}_2\ } \text{BaSO}_4$$

$$n_{\text{SO}_2} = n_{\text{H}_2\text{SO}_4} = n_{\text{BaSO}_4} = 0{,}1\ \text{mol}$$

$$V = 0{,}1 \times 24{,}79 = 2{,}479\ \text{L}$$

Kết luận: $V = 2{,}479$ L.

Nhận xét: Ở đây $\text{SO}_2$ thể hiện tính khử, làm nước bromine từ màu vàng cam chuyển thành không màu. Đây cũng là cách nhận biết phân biệt $\text{SO}_2$ với $\text{CO}_2$.

Ví dụ mẫu 2

Đề bài: Dẫn $2{,}479$ L khí $\text{SO}_2$ (đkc) vào dung dịch chứa lượng dư $\text{H}_2\text{S}$. Tính khối lượng chất rắn thu được.

Lời giải

$$n_{\text{SO}_2} = \frac{2{,}479}{24{,}79} = 0{,}1\ \text{mol}$$

$$\text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{S} \rightarrow 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O}$$

Theo tỉ lệ $1 : 3$:

$$n_{\text{S}} = 3 \times 0{,}1 = 0{,}3\ \text{mol} \Rightarrow m = 0{,}3 \times 32 = 9{,}6\ \text{g}$$

Kết luận: Thu được $9{,}6$ gam sulfur, quan sát thấy vẩn đục màu vàng trong dung dịch.

Nhận xét: Ở phản ứng này $\text{SO}_2$ thể hiện tính oxi hoá. Phản ứng được ứng dụng để chuyển hoá $\text{H}_2\text{S}$ trong khí thiên nhiên thành sulfur.

Dạng 5: Hỗn hợp rắn sau phản ứng kim loại với sulfur, tác dụng với acid

Phương pháp giải

Đây là dạng vận dụng, kết hợp Dạng 1 với phản ứng của sản phẩm rắn với dung dịch acid.

Bước 1: Xác định chất hết, chất dư ở phản ứng nung kim loại với sulfur. Thành phần chất rắn thu được gồm muối sulfide và chất còn dư (kim loại dư hoặc sulfur dư).

Bước 2: Xét phản ứng của từng thành phần với dung dịch HCl:

Bước 3: Tính tổng số mol khí rồi quy ra thể tích.

Nhận xét giúp tính nhanh: Nếu kim loại dư, mỗi nguyên tử kim loại đều cho ra đúng $1$ phân tử khí (kim loại đã tạo sulfide cho $\text{H}_2\text{S}$, kim loại dư cho $\text{H}_2$). Do đó: > $$n_{\text{khí}} = n_{\text{kim loại ban đầu}}$$

Ví dụ mẫu 1

Đề bài: Đun nóng $4{,}8$ gam bột Mg với $9{,}6$ gam bột sulfur trong điều kiện không có không khí, thu được chất rắn X. Cho toàn bộ X vào lượng dư dung dịch HCl. Tính thể tích khí thu được (đkc).

Lời giải

Bước 1. Xác định chất hết, chất dư

$$n_{\text{Mg}} = \frac{4{,}8}{24} = 0{,}2\ \text{mol} \qquad n_{\text{S}} = \frac{9{,}6}{32} = 0{,}3\ \text{mol}$$

$$\text{Mg} + \text{S} \xrightarrow{t^\circ} \text{MgS}$$

Tỉ lệ $1 : 1$, mà $0{,}2 < 0{,}3$ nên Mg hết, sulfur dư $0{,}1$ mol.

Chất rắn X gồm: $0{,}2$ mol MgS và $0{,}1$ mol S dư.

Bước 2. Phản ứng với HCl dư

$$\text{MgS} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2\text{S}\uparrow$$

Sulfur dư không phản ứng với HCl nên còn lại dưới dạng chất rắn không tan.

$$n_{\text{H}_2\text{S}} = n_{\text{MgS}} = 0{,}2\ \text{mol}$$

Bước 3. Tính thể tích

$$V = 0{,}2 \times 24{,}79 = 4{,}958\ \text{L}$$

Kết luận: Thu được $4{,}958$ L khí $\text{H}_2\text{S}$.

Ví dụ mẫu 2

Đề bài: Nung $5{,}6$ gam bột sắt với $2{,}4$ gam bột sulfur trong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, thu được hỗn hợp khí X. Tính thể tích hỗn hợp khí X (đkc).

Lời giải

Bước 1. Xác định chất hết, chất dư

$$n_{\text{Fe}} = \frac{5{,}6}{56} = 0{,}1\ \text{mol} \qquad n_{\text{S}} = \frac{2{,}4}{32} = 0{,}075\ \text{mol}$$

Tỉ lệ $1 : 1$, mà $0{,}075 < 0{,}1$ nên sulfur hết, sắt dư.

Hỗn hợp M gồm: $0{,}075$ mol FeS và $0{,}1 – 0{,}075 = 0{,}025$ mol Fe dư.

Bước 2. Phản ứng với HCl dư

$$\text{FeS} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\text{S}\uparrow \Rightarrow n_{\text{H}_2\text{S}} = 0{,}075\ \text{mol}$$

$$\text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\uparrow \Rightarrow n_{\text{H}_2} = 0{,}025\ \text{mol}$$

Bước 3. Tính thể tích hỗn hợp khí

$$n_X = 0{,}075 + 0{,}025 = 0{,}1\ \text{mol} \Rightarrow V = 0{,}1 \times 24{,}79 = 2{,}479\ \text{L}$$

Kết luận: Thể tích hỗn hợp khí X là $2{,}479$ L.

Kiểm tra nhanh: Tổng số mol khí đúng bằng số mol Fe ban đầu ($0{,}1$ mol), phù hợp với nhận xét ở phần phương pháp.

Bảng tra nhanh: chọn phương pháp theo dữ kiện đề bài

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