S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O được biên soạn là phương trình phản ứng oxi hóa khử, ở phương trình này lưu huỳnh đóng vai trò là chất khử. Mời các bạn xem chi tiết phản ứng tại bài viết sau đây.

Mục lục bài viết

1 1. Phương trình S thể hiện tính khử:

2 2. Phân tích phản ứng xảy ra giữa S và HNO3:

2.1 2.1. Điều kiện xảy ra phản ứng giữa S và HNO3:
2.2 2.2. Hiện tượng nhận biết phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:
2.3 2.3. Thực hiện phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:
2.4 2.4. Phương trình ion của phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:
2.5 2.5. Ứng dụng của phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:

3 3. Bài tập vận dụng liên quan:

4 4. Hướng dẫn lời giải:

1. Phương trình S thể hiện tính khử:

S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là phương trình hóa học mô tả quá trình phản ứng của lưu huỳnh với axit nitric đặc nóng. Trong phản ứng này, lưu huỳnh bị oxi hóa thành axit sulfuric, còn axit nitric bị khử thành nitơ điôxít và nước. Phản ứng này thuộc loại phản ứng thế đơn chất, trong đó một nguyên tố thay thế một nguyên tố khác trong một hợp chất. Phương trình hóa học này có thể được cân bằng bằng cách sử dụng phương pháp ion electron hoặc phương pháp đại số.

Phản ứng này là phản ứng oxi hóa khử, trong đó S bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +6, còn N bị khử từ số oxi hóa +5 xuống +4. Phản ứng này chỉ xảy ra khi HNO3 có nồng độ cao và nhiệt độ cao.

2. Phân tích phản ứng xảy ra giữa S và HNO3:

2.1. Điều kiện xảy ra phản ứng giữa S và HNO3:

Chúng ta cần phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu suất của phản ứng, bao gồm nồng độ, nhiệt độ, áp suất, xúc tác và môi trường phản ứng.

– Nồng độ: Phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là một phản ứng thuận nghịch, tức là nó có thể xảy ra theo cả hai chiều. Theo nguyên lý Le Chatelier, khi nồng độ của một chất tăng lên, phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều giảm nồng độ của chất đó. Do đó, để tăng hiệu suất của phản ứng theo chiều thuận (tạo ra H2SO4 và NO2), chúng ta cần sử dụng HNO3 loãng (nồng độ thấp) và S dư (nồng độ cao).

– Nhiệt độ: Phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là một phản ứng tỏa nhiệt, tức là nó giải phóng nhiệt lượng cho môi trường. Theo nguyên lý Le Chatelier, khi nhiệt độ tăng lên, phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều hấp thụ nhiệt lượng. Do đó, để tăng hiệu suất của phản ứng theo chiều thuận (tạo ra H2SO4 và NO2), chúng ta cần sử dụng nhiệt độ thấp.

– Áp suất: Phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là một phản ứng có thay đổi số mol khí, tức là số mol khí của các chất tham gia khác với số mol khí của các chất sản phẩm. Theo nguyên lý Le Chatelier, khi áp suất tăng lên, phản ứng sẽ dịch chuyển theo chiều giảm số mol khí. Do đó, để tăng hiệu suất của phản ứng theo chiều thuận (tạo ra H2SO4 và NO2), chúng ta cần sử dụng áp suất cao.

– Xúc tác: Xúc tác là một chất có khả năng tăng tốc độ của phản ứng mà không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. Xúc tác hoạt động bằng cách giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng, tức là năng lượng cần thiết để các phân tử va chạm với nhau và tạo ra các sản phẩm. Một xúc tác thường dùng cho phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là V2O5 (oxit vanadi).

– Môi trường phản ứng: Môi trường phản ứng là các điều kiện bên ngoài có thể ảnh hưởng đến tính chất của các chất tham gia và sản phẩm. Một môi trường phản ứng thường dùng cho phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là môi trường axit, vì nó có thể ổn định các ion H+ và NO3- trong dung dịch, giúp duy trì sự cân bằng của phản ứng.

Kết luận: Để xảy ra phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O, chúng ta cần có các điều kiện sau: HNO3 loãng, S dư, nhiệt độ thấp, áp suất cao, xúc tác V2O5 và môi trường axit.

2.2. Hiện tượng nhận biết phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:

Để nhận biết phản ứng này, ta có thể dựa vào các dấu hiệu sau:

– Xuất hiện khí màu nâu đỏ là NO2 thoát ra từ dung dịch.

– Dung dịch có mùi hắc là do có sự tạo thành H2SO4.

– Nhiệt độ dung dịch tăng lên do phản ứng tỏa nhiệt.

– Lưu huỳnh tan dần trong dung dịch và dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt.

Để kiểm tra khí NO2, ta có thể dùng giấy quỳ tím hoặc dung dịch brom. Khí NO2 sẽ làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ hoặc làm dung dịch brom chuyển sang màu vàng.

2.3. Thực hiện phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:

Phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là một phản ứng oxy hóa khử xảy ra giữa lưu huỳnh và axit nitric đặc nóng. Để thực hiện phản ứng này, ta cần chuẩn bị các dụng cụ và chất tham gia như sau:

– Lưu huỳnh dạng bột hoặc dạng thanh

– Axit nitric đặc (HNO3)

– Bình cầu có nút cao su có ống dẫn khí

– Bình đựng nước vôi trong

– Bình đựng dung dịch bromtim (Br2 + KI)

– Bếp điện hoặc bếp cồn

– Que đèn

Các bước thực hiện phản ứng như sau:

– Cho một lượng nhỏ lưu huỳnh vào bình cầu, rồi đậy nút cao su có ống dẫn khí.

– Nối ống dẫn khí với bình đựng nước vôi trong và bình đựng dung dịch bromtim.

– Nhỏ từ từ axit nitric đặc vào bình cầu qua lỗ trên nút cao su.

– Đun nóng bình cầu bằng bếp điện hoặc bếp cồn cho đến khi phản ứng xảy ra.

– Quan sát các hiện tượng xảy ra trong quá trình phản ứng.

Các hiện tượng quan sát được là:

– Lưu huỳnh cháy trong axit nitric đặc với ngọn lửa màu xanh lam, tạo ra khí sunfurơ (SO2) và khí nitơ oxit (NO).

– Khí sunfurơ (SO2) và khí nitơ oxit (NO) tiếp tục phản ứng với axit nitric đặc tạo ra khí nitơ điôxit (NO2) và axit sunfuric (H2SO4).

– Khí nitơ điôxit (NO2) màu nâu thoát ra khỏi bình cầu qua ống dẫn khí.

– Khí nitơ điôxit (NO2) làm hóa đục dung dịch nước vôi trong do tạo ra kết tủa canxi nitrat (Ca(NO3)2).

– Khí nitơ điôxit (NO2) làm mất màu dung dịch bromtim do khử brom thành ion bromua (Br-).

Phương trình hóa học của phản ứng có thể viết như sau:

S + 6HNO3 → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

2.4. Phương trình ion của phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:

Phương trình ion của phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là:

S(s) + 2H+(aq) + 2NO3-(aq) → SO42-(aq) + 2NO2(g) + H2O(l)

Trong phương trình này, các ion không tham gia vào phản ứng được gọi là ion khánh (hay ion giữ nguyên). Các ion khánh trong phương trình trên là NO3-. Ta có thể viết lại phương trình ion bằng cách loại bỏ các ion khánh, được gọi là phương trình ion rút gọn:

S(s) + 2H+(aq) → SO42-(aq) + H2O(l)

Phương trình ion rút gọn cho thấy những chất tham gia và sản phẩm chính của phản ứng, bỏ qua những chất không đóng vai trò hoá học.

2.5. Ứng dụng của phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O:

Phản ứng S + HNO3 → H2SO4 + NO2 + H2O là một phản ứng oxi hóa khử xảy ra giữa lưu huỳnh và axit nitric đặc nóng.

– Phản ứng này có ứng dụng trong công nghiệp hóa chất, chẳng hạn như sản xuất axit sulfuric, một chất có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình hóa học khác.

– Phản ứng này cũng có thể được sử dụng để tạo ra khí nitơ điôxít, một chất gây ô nhiễm không khí và gây ra hiện tượng mưa axit.

– Được sử dụng để minh họa tính chất của các nguyên tố trong nhóm VIA và các oxit của nitơ.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Tính chất vật lí nào sau đây không phải của lưu huỳnh?

A. Chất rắn màu vàng, giòn

B. Không tan trong nước

C. Có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ sôi của nước

D. tan nhiều trong benzen, ancol etylic

Câu 2: Hơi thủy ngân rất độc, bởi vậy khi làm vỡ nhiệt kế thủy ngân thì chất bột được dùng để rắc lên thủy ngân rồi ngăn lại là

A. vôi sống.

B. cát.

C. muối ăn.

D. lưu huỳnh.

Câu 3: Đun nóng 4,8 gam bột Mg với 9,6 gam (trong điều kiện không có không khí) thu được chất rắn X. Cho chất rắn X vào lượng dư dung dịch HCl, thu được v lít khí (đktc). Giá trị của V là

A. 2,24

B. 3,36

C. 4,48

D. 6,72

Câu 4: Cho 11 gam hỗn hợp bột sắt và bột nhôm tác dụng với bột lưu huỳnh trong điều kiện không có không khí thấy có 12,8 g lưu huỳnh tham gia phản ứng. Khối lượng sắt có trong 11 gam hỗn hợp đầu là

A. 5,6 gam.

B. 11,2 gam.

C. 2,8 gam.

D. 8,4 gam.