Bài 7: Sulfur và sulfur dioxide

1. Kiến thức trọng tâm

Sulfur là nguyên tố thuộc nhóm VIA, chu kì 3, có cấu hình electron lớp ngoài cùng $3s^23p^4$. Sulfur có các số oxi hoá $-2$, $0$, $+4$, $+6$, trong đó $-2$ trong $H_2S$, $0$ trong S đơn chất, $+4$ trong $SO_2$, $+6$ trong $H_2SO_4$. Sulfur vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử.

Đơn chất sulfur là chất rắn màu vàng, không tan trong nước, tan ít trong alcohol nhưng tan tốt trong carbon disulfide. Sulfur có nhiều dạng thù hình, phổ biến là sulfur tà phương và sulfur đơn tà, khác nhau về cấu trúc tinh thể nhưng đều gồm các phân tử vòng $S_8$. Ở nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với nhiều kim loại tạo sulfide, với oxygen tạo $SO_2$, với hydrogen tạo $H_2S$.

Sulfur dioxide ($SO_2$) là chất khí không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí và tan nhiều trong nước tạo dung dịch acid sulfurous: $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$. Acid sulfurous là acid yếu, kém bền, dễ phân huỷ thành $SO_2$ và nước.

Sulfur dioxide vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử, nhưng tính khử là chủ yếu. $SO_2$ làm mất màu dung dịch bromine và dung dịch thuốc tím: $SO_2 + Br_2 + 2H_2O \rightarrow H_2SO_4 + 2HBr$. Tính chất này được dùng để nhận biết $SO_2$. $SO_2$ cũng làm mất màu cánh hoa hồng. Trong công nghiệp, $SO_2$ là nguyên liệu sản xuất acid sulfuric. Tuy nhiên, $SO_2$ thải ra từ đốt nhiên liệu hoá thạch gây ô nhiễm không khí và là nguyên nhân chính của mưa acid.

2. Ví dụ minh họa

Đốt cháy sulfur trong oxygen: $S + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SO_2$. Khí $SO_2$ sinh ra có mùi hắc, làm mất màu dung dịch bromine. Nhận biết $SO_2$ bằng phản ứng với dung dịch $Br_2$ màu nâu đỏ: dung dịch mất màu chứng tỏ có $SO_2$.

Tính thể tích $SO_2$ ở điều kiện chuẩn thu được khi đốt $6,4$ gam sulfur trong oxygen dư. Số mol sulfur là $6,4 / 32 = 0,2$ mol, tạo $0,2$ mol $SO_2$, tương ứng $0,2 \times 24,79 = 4,958$ lít.

Hydrogen sulfide tác dụng với $SO_2$:

3. Ghi nhớ

Sulfur có số oxi hoá $-2$, $0$, $+4$, $+6$, vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử. $SO_2$ là khí mùi hắc, có tính khử mạnh, làm mất màu dung dịch $Br_2$ và thuốc tím. $SO_2$ là nguyên liệu sản xuất $H_2SO_4$ nhưng cũng gây mưa acid.