Phản ứng giữa lưu huỳnh (S) và axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng) là một chủ đề quan trọng trong hóa học vô cơ. Bài viết này sẽ đi sâu vào phản ứng này, cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế, điều kiện phản ứng, các yếu tố ảnh hưởng, và các bài tập vận dụng để giúp bạn nắm vững kiến thức.
Phản Ứng Giữa S và H2SO4 Loãng
Phương trình phản ứng
Thông thường, lưu huỳnh không phản ứng trực tiếp với H2SO4 loãng ở điều kiện thường. Tuy nhiên, trong một số điều kiện đặc biệt, phản ứng có thể xảy ra nhưng rất chậm và thường không được sử dụng trong thực tế.
Giải thích chi tiết
- Tại sao phản ứng khó xảy ra? Lưu huỳnh là một chất oxy hóa yếu, trong khi H2SO4 loãng chủ yếu thể hiện tính axit. Để phản ứng xảy ra, cần có một chất oxy hóa mạnh hơn hoặc điều kiện khắc nghiệt hơn.
Phản Ứng Thay Thế với Kim Loại và H2SO4 loãng
Tuy nhiên, khi có mặt kim loại, H2SO4 loãng có thể phản ứng với kim loại đó, giải phóng H2. Ví dụ:
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2Ảnh minh họa phản ứng nhôm tác dụng với axit sunfuric loãng tạo thành muối nhôm sunfat và khí hidro.
Điều kiện phản ứng:
- Nhiệt độ thường
- Sử dụng H2SO4 loãng
Mở Rộng Tính Chất Hóa Học của Lưu Huỳnh và H2SO4
Để hiểu rõ hơn về phản ứng giữa S + H2so4 Loãng, chúng ta cần xem xét tính chất hóa học của cả hai chất.
Tính Chất Hóa Học của Lưu Huỳnh (S)
- Tác dụng với kim loại: Lưu huỳnh tác dụng với nhiều kim loại tạo thành muối sunfua.
- Ví dụ: Fe + S → FeS
- Tác dụng với phi kim: Lưu huỳnh tác dụng với oxi tạo thành các oxit của lưu huỳnh (SO2, SO3).
- Ví dụ: S + O2 → SO2
- Tính oxy hóa và tính khử: Lưu huỳnh có thể vừa thể hiện tính oxy hóa (khi tác dụng với kim loại) vừa thể hiện tính khử (khi tác dụng với oxi).
Tính Chất Hóa Học của Axit Sunfuric (H2SO4)
- Tính axit mạnh: H2SO4 là một axit mạnh, tác dụng với nhiều kim loại, oxit bazơ, bazơ và muối.
- Tính háo nước: H2SO4 đặc có tính háo nước mạnh, có thể hút ẩm từ môi trường hoặc từ các hợp chất hữu cơ.
- Tính oxy hóa: H2SO4 đặc, nóng có tính oxy hóa mạnh, có thể tác dụng với nhiều kim loại, phi kim và hợp chất.
Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến H2SO4
Câu 1: Cho kim loại M tác dụng với H2SO4 loãng, thu được khí H2. Kim loại M là:
A. Cu B. Ag C. Au D. Al
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Chỉ có Al phản ứng với H2SO4 loãng tạo ra H2.
Câu 2: Cho 5,4 gam Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng dư. Thể tích khí H2 thu được ở đktc là:
A. 2,24 lít B. 4,48 lít C. 6,72 lít D. 8,96 lít
Hướng dẫn giải
Đáp án C
nAl = 5,4/27 = 0,2 mol
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
nH2 = (3/2)nAl = 0,3 mol
VH2 = 0,3 * 22,4 = 6,72 lít
Câu 3: Cho 10 gam hỗn hợp Cu và Al tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư. Sau phản ứng thu được 6,72 lít khí H2 (đktc). Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là:
A. 27% B. 54% C. 73% D. 81%
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Chỉ có Al phản ứng với H2SO4 loãng
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
nH2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol
nAl = (2/3)nH2 = 0,2 mol
mAl = 0,2 * 27 = 5,4 gam
%Al = (5,4/10) * 100% = 54%
Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 3,24 gam Al vào dung dịch H2SO4 loãng, thu được V lít khí H2 (đktc). Giá trị của V là:
A. 1,344 lít B. 2,688 lít C. 4,032 lít D. 5,376 lít
Hướng dẫn giải
Đáp án C
nAl = 3,24/27 = 0,12 mol
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
nH2 = (3/2)nAl = 0,18 mol
VH2 = 0,18 * 22,4 = 4,032 lít
Câu 5: Cho 2,7 gam Al tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng, sau phản ứng thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:
A. 17,1 gam B. 22,8 gam C. 41,04 gam D. 51,3 gam
Hướng dẫn giải
Đáp án A
nAl = 2,7/27 = 0,1 mol
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
nAl2(SO4)3 = (1/2)nAl = 0,05 mol
mAl2(SO4)3 = 0,05 * 342 = 17,1 gam
Kết Luận
Phản ứng giữa s + h2so4 loãng không xảy ra trực tiếp. Tuy nhiên, phản ứng giữa kim loại và H2SO4 loãng là một phản ứng quan trọng trong hóa học. Việc nắm vững kiến thức về tính chất hóa học của các chất và các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập liên quan một cách dễ dàng. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích và giúp bạn hiểu rõ hơn về chủ đề này.
