MỞ ĐẦU

Trong công nghiệp, sulfur là nguyên liệu ban đầu, còn sulfur dioxide là hợp chất trung gian trong quá trình sản xuất sulfuric acid. Bên cạnh đó, sulfur dioxide cũng là một tác nhân gây ô nhiễm không khí.

Vậy, tính chất cơ bản của sulfur, sulfur dioxide là gì và làm thế nào để giảm thiểu tác hại của sulfur dioxide với môi trường?

Giải chi tiết:

- Tính chất cơ bản của sulfur:

+ Tính chất vật lí: sulfur là chất rắn, không tan trong nước, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide. Sulfur nóng chảy ở 113 ^oC và sôi ở 445 ^oC.

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

- Tính chất cơ bản của sulfur dioxide:

+ Tính chất vật lí: Ở điều kiện thường, sulfur dioxide là chất khí không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc, tan nhiều trong nước.

+ Tính chất hoá học: khi tham gia phản ứng hoá học, sulfur dioxide thể hiện tính chất của acidic oxide. Ngoài ra, sulfur dioxide còn thể thể hiện tính oxi hoá hoặc tính khử.

- Một số biện pháp giảm thiểu tác hại của sulfur dioxide với môi trường: xử lí khí thải của nhà máy trước khi thải khí ra môi trường; chuyển hoá sulfur dioxide thành các chất ít gây ô nhiễm môi trường hơn…

I. SULFUR

Câu hỏi 1 trang 43 sgk hóa học 11 kntt

Kể tên một ứng dụng thực tiễn của quặng pyrite, thạch cao, sulfuric acid mà em biết.

Giải chi tiết:

• Quặng pyrite sản xuất giấy, acid sulfuric.

• Thạch cao dùng đúc tượng, bó bột.

• Sulfuric acid sản xuất phân bón, luyện kim, xử lý nước thải,...

HOẠT ĐỘNG

Viết cấu hình electron của nguyên tử S (Z = 16) và biểu diễn sự phân bố electron vào các ô orbital

Dựa vào cấu hình electron và độ âm điện của nguyên tử S, hãy đưa ra dự đoán về:

a) Số oxi hóa thấp nhất, cao nhất của nguyên tử S trong hợp chất

b) Tính oxi hóa, tính khử của sulfur

Giải chi tiết:

1. Cấu hình electron nguyên tử sulfur: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ hay [Ne]3s²3p⁴

Biểu diễn sự phân bố electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử S vào các orbital:

2. a) Nguyên tử sulfur có 6 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhận thêm 2 electron từ kim loại để tạo thành ion sulfide:

S + 2e → S^2-

Tương tự, nguyên tử sulfur cũng có xu hướng dùng chung electron với nguyên tử phi kim để tạo liên kết cộng hóa trị

b) Trên trục biểu diễn số oxi hóa, nguyên tử S trong đơn chất có số oxi hóa bằng 0, là số oxi hóa trung gian nên thể hiện được cả tính oxi hóa (nhận electron để giảm số oxi hóa) và tính khử (nhường electron để tăng tính oxi hóa)

Câu hỏi 2 trang 43 sgk hóa học 11 kntt

Trong tinh thể sulfur, các phân tử S₈ tương tác với nhau bằng lực van der Waals yếu. Hãy dự đoán về nhiệt độ nóng chảy (cao hay thấp) của đơn chất sulfur.

Giải chi tiết:

Phân tử S₈ là phân tử không có cực. Bản chất tương tác giữa các phân tử S₈ là tương tác van der Waals và lực tương tác này yếu. Vì vậy, đơn chất sulfur có nhiệt độ nóng chảy thấp.

THÍ NGHIỆM

Sulfur tác dụng với sắt (iron)

Chuẩn bị: bột sulfur, bột iron, ống nghiệm, kẹp gỗ, đèn cồn, bông.

Tiến hành:

- Trộn đều bột sulfur với bột iron theo tỉ lệ khối lượng khoảng 1: 1,5.

- Lấy khoảng 2 g hỗn hợp vào ống nghiệm khô chịu nhiệt, dùng bông nút miệng ống nghiệm.

- Hơ nóng đều nửa dưới ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đun tập trung vào phần chứa hỗn hợp.

Quan sát, mô tả hiện tượng và thực hiện yêu cầu sau:

Dự đoán sản phẩm tạo thành sau thí nghiệm, viết phương trình hoá học của phản ứng và xác định chất oxi hoá, chất khử.

Giải chi tiết:

Dự đoán sản phẩm tạo thành là muối iron(II) sulfide

Phương trình hóa học:

Fe: chất khử

S: chất oxi hóa

THÍ NGHIỆM

Sulfur tác dụng với oxygen

Chuẩn bị: bột sulfur, bình khí oxygen; muôi sắt, đèn cồn, nút cao su.

Tiến hành:

- Lấy một ít bột sulfur vào muối sắt (đã cắm xuyên qua nút cao su).

- Hơ nóng muôi sắt trên ngọn lửa đèn cồn đến khi sulfur nóng chảy và cháy một phần trong không khí.

- Đưa nhanh muôi sắt vào bình khí oxygen.

Quan sát và thực hiện các yêu cầu:

1. Viết phương trình hoá học và xác định chất oxi hoá, chất khử.

2. Nhận xét mức độ phản ứng cháy của sulfur trong không khí và trong khí oxygen.

Giải chi tiết:

1. Phương trình hóa học:

S: chất khử

O₂ : chất oxi hóa

2. Sulfur cháy trong oxygen mãnh liệt hơn

Câu hỏi 3 trang 45 sgk hóa học 11 kntt

Trong phản ứng của sulfur với hydrogen, nhôm (aluminium), thủy ngân (mercury) và fluorine, hãy xác định sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố. Sulfur là chất oxi hóa hay chất khử?

Giải chi tiết:

Sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố:

Trong các phản ứng với hydrogen, mercury (thủy ngân), nhôm thì sulfur đóng vai trò là chất oxi hóa

Trong các phản ứng với fluorine, oxygen thì sulfur đóng vai trò là chất khử.

II. SULFUR DIOXIDE

HOẠT ĐỘNG

1. Sulfur dioxide là oxide acid (acidic oxide). Viết phương trình hóa học minh họa

2. Dựa vào số oxi hóa của sulfur trong hợp chất sulfur dioxide, hãy dự đoán tính oxi hóa, tính khử của sulfur dioxide.

Giải chi tiết:

1. Tác dụng với base: 2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O

2. Trong sulfur dioxide, nguyên tử sulfur có số oix hóa +4, là số oxi hóa trung gian nên thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử.

Câu hỏi 4 trang 46 sgk hóa học 11 kntt

Hãy xác định sự thay đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố và vai trò của sulfur dioxide trong phản ứng của sulfur dioxide với hydrogen sulfide và nitrogen dioxide.

Giải chi tiết:

→ SO₂ là chất oxi hóa

→ SO₂ là chất khử

Câu hỏi 5 trang 47 sgk hóa học 11 kntt

a) Trình bày ứng dụng của sulfur dioxide. Giải thích.

b) Kể tên một số nguồn phát thải sulfur dioxide vào khí quyển. Em hãy đề xuất một số biện pháp nhằm cắt giảm sự phát thải đó.

Giải chi tiết:

a) Ứng dụng của sulfur dioxide: chất tẩy trắng trong ngành mía đường; chất diệt nấm mốc cho thuốc đông y, sản phẩm mây tre đan; chất trung gian sản xuất sulfuric acid

b) Nguồn phát thải sulfur dioxide vào khí quyển:

- Nguồn tự nhiên: từ núi lửa hoạt động

- Hoạt động của con người: đốt cháy nhiên liệu (than đá, dầu mỏ), đốt cháy quặng sulfide (galen, blend,..), đốt cháy sulfur, quặng pyrite trong sản xuất sunfuric acid,...