Buzz
1. Cân bằng phương trình hóa học: S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O
Phản ứng giữa lưu huỳnh (S) và axit nitric (HNO3) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4) tạo ra axit sulfuric (H2SO4), khí nitrogen dioxide (NO2) và nước (H2O) có phương trình hóa học như sau:
S + HNO3 + H2SO4 → H2SO4 + NO2 + H2O
Đây là phản ứng oxi hóa lưu huỳnh (S) bằng axit nitric (HNO3) trong môi trường axit sulfuric (H2SO4). Trong phản ứng này, axit nitric tham gia vào quá trình oxi hóa lưu huỳnh, tạo thành axit sulfuric, khí nitrogen dioxide và nước.
Cân bằng phương trình phản ứng: S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
Điều kiện thực hiện phản ứng: Cần nhiệt độ cao và sử dụng HNO3 đặc.
Thực hiện phản ứng bằng cách đun nóng lưu huỳnh (S) với dung dịch HNO3 đặc, trong điều kiện dư.
Hiện tượng nhận diện phản ứng: Chất rắn màu vàng dần tan và có khí màu nâu phát sinh kèm theo sủi bọt.
Lưu huỳnh (S) có tính khử khi phản ứng với các chất oxi hóa mạnh như HNO3 đặc, H2SO4 đặc, ...
Ý nghĩa:
- Điều kiện phản ứng: Phương trình cân bằng cung cấp thông tin thiết yếu để điều chỉnh các yếu tố như nồng độ, nhiệt độ và áp suất, nhằm đạt hiệu quả tối ưu trong ứng dụng thực tế.
- Bảo toàn khối lượng: Việc cân bằng phương trình hóa học đảm bảo rằng khối lượng của các chất phản ứng và sản phẩm là bằng nhau, tuân theo định luật bảo toàn khối lượng.
- Tỷ lệ mol: Phương trình chỉ rõ số mol của các chất phản ứng so với số mol sản phẩm tạo thành, giúp tính toán lượng chất cần dùng và sản phẩm thu được.
- Kiểm soát và an toàn: Cân bằng phương trình xác định rõ các sản phẩm phản ứng, đặc biệt là các chất khí độc hại, điều này rất quan trọng để thiết kế các biện pháp an toàn khi thực hiện phản ứng.
- Ứng dụng công nghiệp: Trong ngành công nghiệp hóa chất, việc cân bằng phương trình giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu lãng phí nguyên liệu. Ví dụ, phản ứng này có thể được áp dụng trong sản xuất axit sulfuric, một hóa chất thiết yếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.
Tóm lại, cân bằng phương trình hóa học không chỉ đảm bảo tính chính xác về mặt toán học mà còn là cơ sở cho nhiều ứng dụng thực tiễn trong nghiên cứu, sản xuất và đảm bảo an toàn hóa học.
2. Quy trình S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O được áp dụng trong ngành công nghiệp và cuộc sống hàng ngày như thế nào?
Quy trình hóa học S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O liên quan đến việc sản xuất axit sulfuric (H2SO4) và khí dinitơ (NO2) trong công nghiệp.
Axit sulfuric (H2SO4) là một trong những hóa chất quan trọng nhất được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như:
- Sản xuất phân bón: Axit sulfuric là thành phần chính trong chế tạo phân bón hữu cơ và phân bón lân, cung cấp lưu huỳnh và ion sulfate (SO4) thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng.
- Sản xuất pin: Axit sulfuric được sử dụng trong sản xuất pin axit chì-axit sulfat, tạo ra điện từ phân cực và duy trì nguồn năng lượng cho pin.
- Sản xuất thuốc nhuộm: Trong ngành dệt may, axit sulfuric được dùng để chế tạo phẩm nhuộm, cung cấp môi trường axit cần thiết cho việc ổn định và nhuộm màu vải.
- Sản xuất pin điện: Axit sulfuric đóng vai trò trong pin khô như pin ô tô, tạo điện từ phản ứng hóa học với chất điện giải qua các tấm điện cực.
- Sản xuất chất tẩy: Axit sulfuric được dùng trong chế tạo chất tẩy, đặc biệt là để loại bỏ gỉ sắt và ăn mòn kim loại.
Ngoài ra, dinitơ (NO2) còn được áp dụng trong một số lĩnh vực hàng ngày như:
- Chất oxy hóa mạnh: NO2 là một chất oxy hóa mạnh, được sử dụng trong các quá trình oxi hóa hóa học, ví dụ như trong sản xuất giấy để oxy hóa chất tẩy.
- Chất bảo quản thực phẩm: Trong ngành thực phẩm, NO2 đóng vai trò như chất bảo quản hoặc phụ gia, giúp ngăn chặn vi khuẩn và kéo dài thời gian sử dụng của thực phẩm.
- Chất màu: NO2 được dùng làm phẩm màu trong các sản phẩm như mực in và mực xăm.
Quy trình S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O có tầm quan trọng lớn trong công nghiệp và đời sống hàng ngày, cung cấp các sản phẩm hóa học thiết yếu cho nhiều lĩnh vực khác nhau.
3. Bài tập áp dụng
Ví dụ 1: Tổng số hệ số (đã đơn giản hóa) của các chất trong phương trình sau là:
S + HNO3 → H2SO4 + NO2↑ + H2O
A. 7
B. 9
C. 16
D. 15
Đáp án chính xác là: C
Phương trình hóa học là:
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
Tổng số hệ số các chất là: 1 + 6 + 1 + 6 + 2 = 16
Ví dụ 2: Khi đun nóng lưu huỳnh với dung dịch HNO3 đặc dư, khí X thu được là:
A. NO
B. NO2
C. N2
D. SO2
Đáp án chính xác là: B
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
Khí X là NO2
Ví dụ 3: Khi đun nóng 3,2 gam S với dung dịch HNO3 đặc dư, sẽ thu được V lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Xác định giá trị V
A. 13,44
B. 2,24
C. 4,48
D. 3,36
Đáp án chính xác là: A
Chúng ta có: nS = 0,1 mol
Phương trình phản ứng hóa học:
S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
Số mol NO2 = 6nS = 6 x 0,1 = 0,6 mol
Thể tích NO2 = 0,6 x 22,4 = 13,44 lít
Ví dụ 4: Hơi thủy ngân rất nguy hiểm, vì vậy khi nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, chất bột được dùng để rắc lên thủy ngân rồi thu gom lại là
A. vôi sống.
B. cát.
C. muối ăn.
D. lưu huỳnh.
Lựa chọn đúng là D
Thủy ngân phản ứng với lưu huỳnh ở điều kiện thường:
Hg + S → HgS ↓
Vì vậy, khi nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, chất bột để rắc lên và thu gom thủy ngân là lưu huỳnh.
Ví dụ 5: Nung nóng 4,8 gam bột Mg với 9,6 gam bột lưu huỳnh (trong môi trường không khí), thu được chất rắn X. Nếu cho toàn bộ X vào dung dịch HCl dư, sẽ tạo ra V lít khí (ở điều kiện chuẩn). Xác định giá trị của V
A. 2,24 lít
B. 3,36 lít
C. 4,48 lít
D. 6,72 lít
Lựa chọn đúng là C
Số mol Mg = 4,8/24 = 0,2 (mol);
Số mol S = 9,6/32 = 0,3 (mol)
Dựa vào tỷ lệ số mol, có thể thấy S là dư; các chất trong bài được tính theo số mol của Mg
Số mol Mg = số mol S = 0,2 (mol)
Phương trình phản ứng hóa học
MgS + 2HCl → MgCl2 + H2S ↑
Thể tích khí = 0,2 x 22,4 = 4,48 lít
Ví dụ 6: Cho 11 gam hỗn hợp bột sắt và bột nhôm phản ứng với bột lưu huỳnh (trong điều kiện không có không khí), trong đó 12,8 gam lưu huỳnh tham gia phản ứng. Xác định khối lượng sắt có trong 11 gam hỗn hợp ban đầu
A. 5,6 gam.
B. 11,2 gam.
C. 2,8 gam.
D. 8,4 gam.
Lựa chọn đúng là A
Số mol lưu huỳnh = 12,8/32 = 0,4 (mol)
Khối lượng hỗn hợp = mFe + mAl
Bảo toàn electron: 2nFe + 3nAl = 2nS
56nFe + 27nAl = 11; 2nFe + 3nAl = 2 x 0,4 = 0,8
Số mol Fe = 0,1, số mol Al = 0,2
Khối lượng Fe = 0,1 x 56 = 5,6 gam
Ví dụ 7: Nung nóng 9,6 gam bột Mg với 9,6 gam bột lưu huỳnh trong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp rắn A. Nếu hòa tan hoàn toàn A vào dung dịch HCl dư, sẽ tạo ra hỗn hợp khí B. Xác định khối lượng mol của khí B
A. 9
B. 13
C. 26
D. 5
Lựa chọn đúng là C
Phản ứng hóa học
Mg + S → MgS
MgS + 2HCl → MgCl2 + H2S
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Số mol Mg = 0,4 (mol); số mol S = 0,3 (mol)
Số mol H2S = số mol MgS = số mol S = 0,3 mol;
Số mol H2 = số mol Mg (dư) = 0,4 – 0,3 = 0,1 mol
=> MY = (0,3 x 34 + 0,1 x 2) / (0,3 + 0,1) = 26
Ví dụ 8: Xác định câu không đúng về tính chất phản ứng của lưu huỳnh?
A. S vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
B. Thủy ngân phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ thường.
C. Ở nhiệt độ phù hợp, lưu huỳnh phản ứng với hầu hết các phi kim và có tính oxi hóa.
D. Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh phản ứng với nhiều kim loại và thể hiện tính oxi hóa.
Lựa chọn đúng là C
Câu không chính xác là: Ở nhiệt độ phù hợp, lưu huỳnh phản ứng với hầu hết các phi kim và có tính oxi hóa.
Lưu huỳnh phản ứng với oxy và thể hiện tính khử: S + O2 → SO2 (ở nhiệt độ)
Ví dụ 9: Lưu huỳnh phản ứng với axit sulfuric đặc và nóng: S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O. Trong phản ứng này, tỉ lệ giữa số nguyên tử lưu huỳnh bị khử và số nguyên tử lưu huỳnh bị oxi hóa là
A. 1 : 2
B. 1 : 3
C. 3 : 1
D. 2 : 1
Xem kết quả
Đáp án là D
Phương trình phản ứng: S + 2H2SO4 → 3SO2 + 2H2O
Trong phản ứng, S là chất khử còn H2SO4 là chất oxi hóa
Tỉ lệ số nguyên tử lưu huỳnh bị khử so với số nguyên tử lưu huỳnh bị oxi hóa là 2 : 1
