Khí Hydro sunfua (H2S) tác dụng với kali permanganat (KMnO4) để tạo ra kali hydroxit (KOH), đioxide mangan (MnO2), lưu huỳnh (S) và nước (H2O). Phản ứng hóa học này được gọi là phản ứng redox, trong đó có sự chuyển giao electron giữa các chất phản ứng và sản phẩm. Phản ứng redox là rất quan trọng trong nhiều quá trình hóa học.
Mục lục bài viết
1. Phương trình phản ứng H2S tác dụng với KMnO4:
H2S + 2KMnO4 → 2KOH + 2MnO2 + 3S + 2H2O
2. Điều kiện phản ứng xảy ra giữa H2S và KMnO4:
Điều kiện của phản ứng này là Nhiệt độ
3. KMnO4 là gì?
KMnO4, hay còn gọi là Kali Pemanganat, là một hợp chất hóa học vô cơ có công thức hóa học là KMnO4. Hợp chất này được biết đến với cái tên “thuốc tím” trong thực tế, bởi khi hòa tan trong dung dịch nước, nó sẽ tạo thành chất lỏng có màu tím.
KMnO4 là một chất oxy hóa mạnh, không tạo ra chất độc hại cho sản phẩm. Thông thường, KMnO4 được sản xuất từ các khoáng chất khác như oxit mangan.
Hợp chất này có màu sắc tím sẫm, tinh thể hoặc hạt hình lăng trụ, ánh kim loại màu xanh lam, không mùi và dễ nổ khi tiếp xúc với một số chất hữu cơ hoặc oxit dễ dàng. Hơn nữa, KMnO4 có thể hòa tan trong nước, dung dịch kiềm và ít tan trong methanol, axeton, axit sunfuric.
Hợp chất KMnO4 được phát hiện ra vào năm 1659 bởi nhà hóa học người Đức Johann Rudolf Glauber. Hợp chất này tan trong nước và bao gồm hai ion chính: ion pemanganat và ion kali.
Nếu bạn muốn biết thêm về KMnO4 và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực như y học, công nghiệp và nông nghiệp, bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin.
Tính chất vật lý, hóa học của KMnO4
Tính chất vật lý
Kali pemanganat là một hợp chất rắn kết tinh có màu từ tím đến đỏ tươi, không mùi. Nó có khối lượng riêng là 2,7g/ml và khối lượng mol của nó là 158,034g/mol. Tuy nhiên, để giải thích chi tiết tính chất vật lý của kali pemanganat, chúng ta cần xem xét từng tính chất cụ thể:
Hòa tan: Kali pemanganat có thể hòa tan trong nước, axeton, axit axetic, metanol và pyridin. Nó hòa tan nhanh trong etanol và dung môi hữu. Khi nó được hòa tan trong nước, kali pemanganat sẽ hòa tan nhiều hơn trong nước sôi.
Điểm nóng chảy: Nhiệt độ nóng chảy của kali pemanganat là 2400℃, rất cao và khó đạt được trong điều kiện bình thường.
Trạng thái: Kali pemanganat chủ yếu được tìm thấy ở dạng bột, tinh thể hoặc ở dạng viên nén.
Điểm sôi: Nhiệt độ sôi của kali pemanganat là 100℃.
Chỉ số oxy hóa: Chỉ số oxy hóa của kali pemanganat là +7.
Cấu trúc phân tử của kali pemanganat:
Kali pemanganat là một hợp chất ion bao gồm cation kali (K+) và anion pemanganat (MnO4-). Trong anion pemanganat (MnO4-), nguyên tử mangan được liên kết với bốn nguyên tử oxy thông qua ba liên kết đôi và một liên kết đơn. Trạng thái oxi hóa của gốc mangan trong muối này là +7. Cấu trúc tinh thể của kali pemanganat rắn là hình thoi. Mỗi cấu trúc MnO4- đều có dạng hình học tứ diện.
Tính chất hóa học của kali pemanganat (KMnO4)
Kali pemanganat (KMnO4) là một hợp chất oxy hóa mạnh có khả năng oxi hóa nhiều loại chất hữu cơ và không hữu cơ trong phản ứng hóa học. Vì tính chất này, KMnO4 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như trong xử lý nước để loại bỏ các chất hữu cơ và các ion kim loại nặng.
Khi KMnO4 được thêm vào dung dịch, nó sẽ tác dụng với các chất khử trong dung dịch để giải phóng các electron và chuyển đổi chúng thành các ion mang điện tích dương. Quá trình này gọi là phản ứng oxi hóa. Dung dịch KMnO4 sẽ chuyển từ màu tím sẫm sang màu nâu do quá trình khử các ion Mn(VII) thành Mn(II).
Ngoài tính chất oxi hóa mạnh, KMnO4 còn có những tính chất hóa học khác. Ví dụ, nó là một chất khử mạnh trong môi trường axit. Khi KMnO4 được thêm vào dung dịch axit, nó sẽ tác dụng với chất khử trong dung dịch, gây ra một phản ứng khử và chuyển màu từ màu tím sẫm sang màu nâu.
Ngoài ra, KMnO4 cũng có thể được sử dụng như một chất oxy hóa trong môi trường bazơ. Khi thực hiện phản ứng oxi hóa khử trong môi trường bazơ, KMnO4 sẽ tác dụng với chất khử trong dung dịch, tạo ra một phản ứng oxi hóa và chuyển màu từ màu tím sẫm sang màu xanh.
Vì tính chất oxi hóa mạnh của nó, KMnO4 còn được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như trong quá trình sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, thuốc khử trùng và các sản phẩm hóa học khác. Tuy nhiên, KMnO4 cũng là một chất độc và có thể gây ra nguy hiểm cho sức khỏe nếu không được sử dụng đúng cách.
4. Khí H2S là gì?
Khí H2S (hydro sulfide) là một hợp chất hóa học có đặc trưng đáng chú ý. H2S bao gồm 2 nguyên tử H và một nguyên tử S, tương tự như phân tử nước. H2S được hình thành chủ yếu bởi sự phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy (quá trình phân hủy kỵ khí). Ngoài ra, khí hydro sulfide cũng được tìm thấy trong khí núi lửa, dầu thô và khí tự nhiên. Cơ thể con người cũng tạo ra một lượng nhỏ H2S được dùng như một phân tử truyền tín hiệu. H2S không phân cực như nước, do đó có điểm sôi và điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với nước.
Tính chất lý hóa của khí H2S
Tính chất vật lý
Khí H2S, còn được gọi là khí hydro sunfua, là một chất khí quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là trong ngành dầu khí. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng y tế và thực phẩm. Tuy nhiên, nó cũng là một chất độc, có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng nếu bị tiếp xúc với nó.
Khí H2S có mùi rất đặc trưng là mùi trứng thối, do đó có thể dễ dàng nhận biết và phát hiện. Nó là một chất khí dễ cháy và có điểm sôi của nước là 100 độ C và của hydro sunfua là -60 độ C. Khí H2S nặng hơn không khí một chút và là một chất khí đặc. Tuy nhiên, nó khá hòa tan trong nước và dung môi hữu cơ, cho thấy sự phong phú và đa dạng của tính chất vật lý của nó.
Nếu hít phải một lượng nhỏ, H2S có thể gây ra các triệu chứng khó chịu, bao gồm đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi, khó thở và đau nửa đầu. Nếu tiếp xúc với nồng độ cao hơn, nó có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng hơn, bao gồm nôn mửa, ho, suy giảm đường hô hấp và thậm chí là tử vong. Do đó, việc bảo vệ sức khỏe và an toàn khi tiếp xúc với H2S là vô cùng quan trọng.
Ngoài các tính chất vật lý đã đề cập, H2S cũng có thể trở thành chất dẫn điện kim loại nếu được đặt trong điều kiện áp suất trên 90 GPa. Sự đa dạng và phong phú của tính chất vật lý của H2S đang được nghiên cứu và phát triển trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm sản xuất hữu cơ và khai thác dầu khí. Điều này cho thấy tầm quan trọng của khí H2S và tính cách đa dạng và phong phú của nó trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học.
Tính chất hóa học
Tính acid yếu:
H2S là một hợp chất có tính axit, do đó khi thêm giấy quỳ tím vào dung dịch H2S, giấy quỳ tím sẽ chuyển sang màu đỏ.
H2S cũng có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm để tạo ra muối trung hòa và nước. Công thức phản ứng như sau:
H2S + NaOH → NaHS + H2O
Ngoài ra, khi phản ứng với dung dịch kiềm nồng độ cao, H2S còn có thể tạo ra natri sunfat (Na2S) và nước:
H2S + 2NaOH → Na2S + H2O
H2S cũng có khả năng phản ứng với dung dịch muối cacbonat để tạo ra muối trung hòa và nước. Công thức phản ứng như sau:
H2S + Na2CO3 → NaHCO3 + NaHS
Tính khử mạnh:
H2S cũng có tính khử mạnh và chủ yếu phản ứng với các bazơ để tạo ra ion sulfua (SH-).
Hỗn hợp không khí và H2S có thể gây ra hiện tượng nổ khi phản ứng theo công thức:
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2
H2S phản ứng với kim loại để tạo ra muối sunfua của kim loại không hòa tan. Thường thì muối có màu sẫm. Công thức phản ứng như sau:
2H2S + 2K → 2KHS + H2
H2S cũng có khả năng phản ứng với bạc để tạo ra muối sulfite. Công thức phản ứng như sau:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Cuối cùng, H2S có thể bị oxy hóa khi phản ứng với clo và có nước để tạo ra axit sulfuric (H2SO4). Công thức phản ứng như sau:
4Cl2 + H2S + 4H2O → H2SO4 + 8HCl
Điều chế khí H2S như thế nào?
Một trong những phương pháp phổ biến nhất để điều chế khí H2S trong phòng thí nghiệm là sử dụng phản ứng giữa sắt sunfua và axit mạnh trong bình Kipp. Khi FeS tác dụng với HCl, sản phẩm FeCl2 và H2S được tạo ra theo phương trình:
FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S
Ngoài ra, còn có các phương pháp khác để điều chế khí H2S như sử dụng kim loại và phi kim tiếp xúc với nước, phân tích thioacetamide,…
Phương pháp sử dụng kim loại và phi kim tiếp xúc với nước cũng được sử dụng để điều chế khí H2S. Khi đưa Al2S3 vào trong nước, Al(OH)3 và H2S sẽ được tạo ra theo phương trình:
6 H2O + Al2S3 → 3 HS + 2Al(OH)3
Cách điều chế khí H2S bằng phương pháp phân tích thioacetamide cũng rất phổ biến trong phòng thí nghiệm. Khi thioacetamide phân tích trong nước, sản phẩm H2S được tạo ra theo phương trình:
CH3C(S)NH2 + H2O → CH2C(O)NH2 + H2S
Tùy vào mục đích sử dụng, người ta có thể chọn phương pháp điều chế khí H2S phù hợp để đáp ứng được yêu cầu của quá trình sử dụng.
5. Bài tập vận dụng liên quan:
Câu 1. Dẫn khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng, hiện tượng quan sát được là:
A. Dung dịch không màu chuyển sang màu tím
B. Dung dịch màu tím bị vẩn đục màu vàng
C. Màu tím của dung dịch KMnO4 chuyển sang màu vàng
D. Màu tím của dung dịch KMnO4 chuyển sang không màu và có vẩn đục màu vàng
Đáp án D
Một thí nghiệm được thực hiện bằng cách dẫn khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng. Kết quả thu được là màu tím của dung dịch KMnO4 đã chuyển sang màu không màu và có vẩn đục màu vàng. Công thức phản ứng được biểu diễn như sau:
5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 8H2O + 5S + 2MnSO4 + K2SO4
Thông qua phản ứng trên, ta có thể suy ra một số thông tin về tính chất của các chất tham gia. H2S là một khí không màu, khó tan trong nước, có mùi hôi thối đặc trưng. KMnO4 là một chất rắn tím, tan trong nước để tạo ra một dung dịch màu tím đậm. H2SO4 là một chất lỏng không màu, có tính ăn mòn mạnh và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất đóng tàu, sản xuất phân bón và chất tẩy rửa.
Câu 2. Tính chất nào dưới đây là tính chất đặc trưng của khí hiđro sunfua?
A. Là chất khí không màu.
B. Là chất khí độc.
C. Là chất khí có mùi trứng thối.
D. Cả 3 phương án trên đều sai.
Đáp án D
Tính chất đặc trưng của khí hiđro sunfua là chất khí không màu, độc, có mùi như trứng thối.
Câu 3. Trong phương trình H2S + O2 → H2O + 2S thì lưu huỳnh thể hiện tính gì?
A. Khử mạnh.
B. Oxi hóa mạnh.
C. Tính axit mạnh .
D. Tính bazo mạnh.
Đáp án A
Câu 4. Cho khí H2S lội qua dung dịch CuSO4 thấy có kết tủa màu xám đen xuất hiện, chứng tỏ:
A. Có phản ứng oxi hoá – khử xảy ra.
B. Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh.
C. Axit sunfuhiđric mạnh hơn axit sunfuric.
D. Axit sunfuric mạnh hơn axit sunfuhiđric.
Đáp án B
Phản ứng trao đổi là một trong những loại phản ứng hóa học cơ bản nhất, trong đó các chất tham gia phản ứng hoán đổi vị trí của nhau để tạo ra các sản phẩm khác nhau. Điều kiện để xác định phản ứng trao đổi là sau khi phản ứng xảy ra, phải sinh ra chất khí hoặc chất kết tủa hoặc chất điện li yếu.
Trong trường hợp muối sunfua không tan trong axit mạnh, cần phải thuộc tính chất hóa học của nó để có thể giải quyết vấn đề này. Một trong những cách để xác định tính chất của muối sunfua là sử dụng phương pháp trung hòa để xác định nồng độ của axit trong dung dịch.
Ví dụ, khi H2S phản ứng với CuSO4, sẽ tạo ra kết tủa đen CuS và axit sulfuric (H2SO4). Điều này cho thấy rằng trong trường hợp này, có kết tủa CuS tạo thành và không tan trong axit mạnh. Tuy nhiên, để tìm hiểu rõ hơn về tính chất của muối sunfua, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu và thực hiện các thí nghiệm phù hợp.
Câu 5. Cho 0,1 mol khí H2S tác dụng vừa đủ với Pb(NO3)2 tính khối lượng kết tủa thu được.
A. 23,9 gam.
B. 10,2 gam.
C. 5,9 gam.
D. 6 gam.
Đáp án A
Câu 6. Trong các câu sau đây, câu nào sai?
A. Dẫn khí H2S vào dung dịch KMnO4 và H2SO4 loãng, dung dịch KMnO4chuyển sang không màu và có vẩn đục màu vàng
B. Sục SO2vào dung dịch K2CO3tạo khí CO2.
C. SO2 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.
D. SO2 làm mất màu dung dịch brom.
Đáp án B
Câu sai là: Sục SO2 vào dung dịch K2CO3 tạo khí CO2. SO2 sẽ đẩy được CO2 ra khỏi dung dịch
