Giải SGK Hóa học 11 Cánh diều Bài 6: Sulfur và sulfur dioxide có đáp án

Trong tự nhiên, phần lớn sulfur tồn tại ở dạng hợp chất trong thành phần của các khoáng vật, như pyrite (thành phần chính là FeS$_{2}$), sphalerite (thành phần chính là ZnS), thạch cao (thành phần chính là CaSO$_{4}$), barite (thành phần chính là BaSO$_{4}$), …

Các hợp chất này đều khó tan trong nước.

Phương trình hoá học: $\overset{0}{Fe}\ +\ \overset{0}{S}\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }\overset{+2}{Fe}\overset{-2}{S}$

Số oxi hoá của Fe tăng từ 0 lên +2 sau phản ứng nên Fe đóng vai trò là chất khử;

Số oxi hoá của S giảm từ 0 xuống -2 sau phản ứng nên S đóng vai trò là chất oxi hoá.

- Sulfur (lưu huỳnh) cháy trong không khí với ngọn lửa nhỏ, màu xanh nhạt; cháy trong bình khí oxygen mãnh liệt hơn. Sản phẩm tạo thành là khí sulfur dioxide (SO$_{2}$).

Phương trình hoá học: S + O$_{2}$ $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$ SO$_{2}$.

- Thử pH của dung dịch trong bình tam giác thấy dung dịch trong bình tam giác có môi trường acid, do khí SO$_{2}$ là acidic oxide, tác dụng với nước tạo môi trường acid.

Phương trình hoá học: SO$_{2}$ + H$_{2}$O → H$_{2}$SO$_{3}$.

Sulfur dioxide thể hiện đầy đủ các tính chất của acidic oxide như phản ứng với nước tạo môi trường acid, phản ứng với basic oxide hoặc base tạo thành muối.

Vậy sulfur dioxide có phản ứng được với calcium hydroxide, calcium oxide. Phương trình hoá học minh hoạ:

SO$_{2}$ + Ca(OH)$_{2 (dư)}$ → CaSO$_{3}$ + H$_{2}$O;

SO$_{2}$ + CaO → CaSO$_{3}$.

Lời giải:

Công thức Lewis của SO$_{2}$:

Chất A là SO$_{2}$.

$\overset{0}{\overset{\frown}{Fe{S}_{2}}}+\ {\overset{0}{O}}_{2}\rightarrow \ {\overset{+3}{Fe}}_{2}{O}_{3}+\ \overset{+4}{S}{\overset{-2}{O}}_{2}$

Ta có các quá trình:

$\begin{matrix}4\times \\ 11\times \end{matrix}|\begin{matrix}\overset{0}{\overset{\frown}{Fe{S}_{2}}}\rightarrow \overset{+3}{Fe}+2\overset{+4}{S}+11e \\ \overset{0}{{O}_{2}}+4e\rightarrow 2\overset{-2}{O}\end{matrix}$

Vậy phương trình hoá học được cân bằng:

4FeS$_{2}$ + 11O$_{2}$ → 2Fe$_{2}$O$_{3}$ + 8SO$_{2}$.

- Một số biện pháp giảm thải lượng sulfur dioxide vào không khí và cơ sở hoá học của nó:

+ Thay thế dần các nhiên liệu hoá thạch bằng nhiên liệu thân thiện với môi trường như ethanol, hydrogen, … kết hợp với khai thác các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió.

Cơ sở của biện pháp: Giảm nguồn phát sinh khí SO$_{2}$.

+ Dẫn khí thải của các nhà máy vào tháp hoặc bồn chứa các chất hấp phụ phù hợp, như than hoạt tính, hấp phụ khí sulfur dioxide, trước khi thải ra môi trường.

Cơ sở của biện pháp: Xử lí khí thải trước khi thải ra môi trường.

+ Chuyển hoá sulfur dioxide thành các chất ít gây ô nhiễm hơn bằng các hoá chất như vôi sống, vôi tôi hoặc đá vôi nghiền…

Cơ sở của biện pháp: Tái chế các sản phẩm phụ có chứa sulfur.

SO$_{2}$ + CaO → CaSO$_{3}$;

SO$_{2}$ + Ca(OH)$_{2}$ → CaSO$_{3}$ + H$_{2}$O …

- H$_{2}$ được coi là nhiên liệu xanh (thân thiện với môi trường) do không thải ra khí gây ô nhiễm trong quá trình đốt cháy hoặc trong quá trình sản xuất; dễ lưu trữ và vận chuyển…

- Ethanol được coi là nhiên liệu xanh (thân thiện với môi trường) do khi cháy hoặc quá trình sản xuất không sinh ra tro, bụi. Ngoài ra nhiên liệu ethanol sinh học có nguồn gốc thực vật nên có khả năng tái tạo. Lượng CO$_{2}$ sinh ra trong quá trình đốt cháy ethanol sinh học được cây nguyên liệu hấp thụ và cây nguyên liệu này lại dùng để chế biến ethanol sinh học. Như vậy xét theo chu trình khép kín thì lượng CO$_{2}$ thải ra môi trường giảm đáng kể.

Phương trình hoá học chứng minh sulfur có tính oxi hoá:

$\begin{matrix}\overset{}{Fe(s)}\ +\ \overset{0}{S}(s)\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }\overset{}{Fe}\overset{-2}{S}(s); \\ Hg(l)+\overset{0}{S}(s)\rightarrow Hg\overset{-2}{S}(s).\end{matrix}$

Phương trình hoá học chứng minh sulfur có tính khử:

$\begin{matrix}\overset{0}{S}\text{(s)}+\ {O}_{2}(g)\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }\overset{+4}{S}{O}_{2}(g) \\ \overset{0}{S}\ (s)+3{F}_{2}(g)\rightarrow \overset{+6}{S}{F}_{6}(g)\end{matrix}$

Phương trình hoá học chứng minh sulfur dioxide có tính oxi hoá:

$\overset{+4}{S}{O}_{2}(g)+2{H}_{2}\overset{-2}{S}(g)\rightarrow 3\overset{0}{S}(s)+2{H}_{2}O(l)$

Phương trình hoá học chứng minh sulfur dioxide có tính khử:

$\overset{+4}{S}{O}_{2}(g)+\frac{1}{2}{O}_{2}(g)\overset{NO/N{O}_{2}}{\rightarrow }\overset{+6}{S}{O}_{3}(g)$

Sulfur dioxide là acidic oxide – mang đầy đủ tính chất hoá học của một acidic oxide như tác dụng với nước, basic oxide, base. Do đó nhằm hạn chế phát tán sulfur dioxide ra môi trường, ta có thể dùng dung dịch sodium hydroxide, dung dịch nước vôi trong để hấp thụ khí này.

SO$_{2}$ + Ca(OH)$_{2}$ → CaSO$_{3}$ + H$_{2}$O

SO$_{2}$ + 2NaOH → Na$_{2}$SO$_{3}$ + H$_{2}$O.

a) Các phương trình hoá học minh hoạ:

SO$_{2}$(g) + CaO(s) → CaSO$_{3}$(s);

SO$_{2}$(g) + Ca(OH)$_{2}$(aq) → CaSO$_{3}$(s) + H$_{2}$O(l).

b) Trong các phản ứng trên, vai trò của sulfur dioxide là acidic oxide.