Chào các bạn đến với FPT Skill King! Hôm nay chúng ta sẽ cùng khám phá phản ứng SO2 + KMnO4 + H2O ra H2SO4. Đây là một loại phản ứng oxi hóa khử rất quan trọng và được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Ngoài ra, bài viết còn cung cấp một số bài tập liên quan về SO2. Hãy cùng xem nhé!
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
1. Phương trình phản ứng SO2 và KMnO4
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
2. Điều kiện phản ứng SO2 tác dụng với KMnO4
- Phản ứng xảy ra ở ngay điều kiện thường.
3. Cách tiến hành phản ứng SO2 tác dụng với KMnO4
- Dẫn từ từ khí SO2 vào ống nghiệm (hoặc bình) đựng dung dịch thuốc tím (KMnO4).
4. Hiện tượng phản ứng SO2 tác dụng với KMnO4
- Dung dịch thuốc tím nhạt màu dần đến mất màu.
5. Cân bằng phản ứng theo phương pháp thăng bằng electron
S + 4O2 + KMn + 7O4 + H2O → Mn + 2SO4 + K2S + 6O4 + H2SO4
Chất khử: SO2; chất oxi hoá: KMnO4.
Ta có các quá trình:
5×2×S + 4 → S + 6 + 2e
Mn + 7 + 5e → Mn + 2
Phương trình hoá học:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
6. Mở rộng kiến thức về SO2
6.1. Tính chất vật lí
- Là không màu, mùi hắc, nặng hơn không khí (d = 6429 ≈ 2,2)
- Tan nhiều trong nước (ở 20oC, 1 thể tích nước có thể hòa tan được 40 thể tích SO2).
- Hóa lỏng ở -100C.
- Là khí độc, hít thở phải không khí có khí này sẽ gây viêm đường hô hấp.
6.2. Tính chất hóa học
a. Lưu huỳnh đioxit là oxit axit
- SO2 tan trong nước tạo thành axit yếu và không bền:
SO2 + H2O ⇆ H2SO3 - SO2 tác dụng với dung dịch bazơ tạo nên 2 loại muối: muối axit HSO3- và muối trung hòa SO32-.
SO2 + NaOH → NaHSO3 (1)
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O (2)
- Nếu nNaOH ≤ nSO2 ≤ 1: chỉ xảy ra phản ứng (1)
- Nếu 1 < nSO2 < 2: xảy ra cả phản ứng (1) và (2)
- Nếu nSO2 ≥ 2: chỉ xảy ra phản ứng (2)
b. Lưu huỳnh đioxit là chất khử và là chất oxi hóa
- SO2 là chất khử khi gặp chất oxi hóa mạnh như O2, Cl2, Br2:
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 - SO2 là chất oxi hoá khi tác dụng với chất khử mạnh:
SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S
6.3. Ứng dụng và điều chế lưu huỳnh đioxit
a. Ứng dụng
- Sản xuất axit sunfuric trong công nghiệp.
- Tấy trắng giấy, bột giấy.
- Chống nấm mốc cho lương thực, thực phẩm…
b. Điều chế
– Trong phòng thí nghiệm:
Đun nóng dd H2SO4 với muối Na2SO3, sau đó thu SO2 bằng cách đẩy không khí. Phương trình hóa học:
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2
– Trong công nghiệp
Đốt cháy S hoặc đốt cháy quặng pyrite sắt:
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
7. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Cho sơ đồ phản ứng hóa học: H2S + O2 (dư) → X + H2O. Chất X có thể là
A. SO2
B. S
C. SO3
D. S hoặc SO2
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Do O2 dư nên X là SO2, phương trình hóa học:
H2S + 3O2 (dư) → 2SO2 + 2H2O
Câu 2: SO2 luôn thể hiện tính khử trong các phản ứng với
A. H2S, nước Br2, O2
B. dung dịch NaOH, O2, dung dịch KMnO4
C. dung dịch KOH, CaO, nước Br2
D. O2, nước Br2, dung dịch KMnO4
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
A loại H2S vì H2S là chất có tính khử nên khi phản ứng với H2S thì SO2 thể hiện tính oxi hóa.
B loại NaOH vì phản ứng giữa SO2 và NaOH không phải là phản ứng oxi hóa khử.
C loại KOH vì phản ứng giữa SO2 và KOH không phải là phản ứng oxi hóa khử.
D đúng.
Các phản ứng là:
2SO2 + O2 ⇄ 2SO3
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
Câu 3: Hấp thụ hoàn toàn 2,24 lít khí SO2 (đkc) vào 100 ml dung dịch NaOH 1,5M. Muối thu được gồm:
A. Na2SO4
B. NaHSO3
C. Na2SO3
D. NaHSO3 và Na2SO3
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
nSO2 = 0,1 mol; nNaOH = 0,15 mol → nOH- = 0,15 mol
Ta có:
1 < nOH- / nSO2 < 2
Nên muối thu được gồm: NaHSO3 và Na2SO3
Câu 4: Thể tích dung dịch NaOH 2M tối thiểu để hấp thụ hết 5,6 lít khí SO2 (đkc) là:
A. 250 ml
B. 500 ml
C. 125 ml
D. 175 ml
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Vì NaOH tối thiểu cần dùng nên chỉ xảy ra phản ứng tạo NaHSO3 (tỉ lệ NaOH: SO2 = 1:1)
NaOH + SO2 → NaHSO3
nNaOH = nSO2 = 0,25 mol
Vdd NaOH = 0,125 (lít) = 125 (ml)
Câu 5: Đốt cháy hoàn toàn 4,8 gam lưu huỳnh rồi cho sản phẩm cháy hấp thụ hoàn toàn vào 200 ml dung dịch Ba(OH)2 0,5M. Khối lượng kết tủa thu được là:
A. 10,85 gam
B. 16,725 gam
C. 21,7 gam
D. 32,55 gam
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nS = 0,15 (mol)
nBa(OH)2 = 0,1 mol
S + O2 → SO2
Theo PTHH: nSO2 = nS = 0,15 mol
Ta có tỉ lệ: 1 < nSO2 / nBa(OH)2 < 2
→ Thu được 2 muối: BaSO3 và Ba(HSO3)2
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
x → x → x (mol)
2SO2 + Ba(OH)2 → Ba(HSO3)2
2y → y → y (mol)
Ta có hệ phương trình: nSO2 = x + 2y = 0,15, nBa(OH)2 = x + y = 0,1
Giải hệ phương trình → nBaSO3 = x = 0,05 mol
Vậy mBaSO3 = 0,05 * 217 = 10,85 g
Câu 6: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít lưu huỳnh đioxit (đktc) vào 125 ml dung dịch Ba(OH)2 1M thì thu được dung dịch X (coi thể tích dung dịch không đổi). Tính nồng độ phần trăm muối trong dung dịch X
A. 32,81%
B. 23,81%
C. 18,23%
D. 18,32%
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nOH- = 2nBa(OH)2 = 0,25 mol
nSO2 = 0,15 mol
→ 1 < nOH- / nSO2 = 1,67 < 2
→ Sinh ra hỗn hợp muối BaSO3 và Ba(HSO3)2
Gọi số mol BaSO3 và Ba(HSO3)2 lần lượt là x, y
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
x → x → x (mol)
2SO2 + Ba(OH)2 → Ba(HSO3)2
2y → y → y (mol)
→ x + y = 0,125, x + 2y = 0,15 → x = 0,1, y = 0,025
→ CM Ba(HSO3)2 = 0,2M
Câu 7: Dẫn V lít khí SO2 vào dung dịch nước Br2 dư thu được dung dịch X. Cho thêm dung dịch BaCl2 cho đến khi kết tủa đạt cực đại thì dừng lại. Lọc kết tủa và sấy khô thu được 1,165 gam chất rắn. V có giá trị là:
A. 0,112 lít.
B. 0,224 lít.
C. 0,336 lít.
D. 0,448 lít.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Chất rắn sau khi sấy khô là BaSO4: nBaSO4 = 0,005 mol
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
Câu 8: Hấp thụ hoàn toàn 3,36 lít khí SO2 (đktc) vào 125 ml dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a M. Thu được dung dịch X (coi thể tích dung dịch không đổi). Tính nồng độ chất tan trong dung dịch X
A. 0,4M
B. 0,2M.
C. 0,6M
D. 0,8M
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
nOH^- = 2nBa(OH)2 = 0,25 mol
nSO2 = 0,15 mol
→ 1 < nOH^- / nSO2 = 1,67 < 2 → Sinh ra hỗn hợp muối BaSO3 và Ba(HSO3)2
Gọi số mol BaSO3 và Ba(HSO3)2 lần lượt là x, y
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
x → x → x (mol)
2SO2 + Ba(OH)2 → Ba(HSO3)2
2y → y → y (mol)
→ x + y = 0,125, x + 2y = 0,15 → x = 0,1, y = 0,025
→ CM Ba(HSO3)2 = 0,2M
Câu 9: Hấp thụ hoàn toàn 2,688 lít khí SO2 (đktc) vào 2,5 lít dung dịch Ba(OH)2 nồng độ a M. Thu được 17,36 gam kết tủa. Giá trị của a là
A. 0,04.
B. 0,03.
C. 0,048.
D. 0,43.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nSO2 = 0,12 mol, nBaSO3 = 0,08 mol
Bảo toàn nguyên tố S:
nSO2 = nBaSO3 + 2nBa(HSO3)2
→ nBa(HSO3)2 = 0,02 mol
Bảo toàn nguyên tố Ba:
nBa(OH)2 = nBaSO3 + nBa(HSO3)2 = 0,1 mol
→ CM Ba(OH)2 = 0,04 M
Câu 10: Biết V lít khí SO2 tác dụng với 500 ml dung dịch Ca(OH)2 0,5M tạo thành 12 gam kết tủa. Tìm giá trị lớn nhất của V?
A. 2,24.
B. 3,36.
C. 4,48.
D. 8,96.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Ta có: nCa(OH)2 = 0,25 mol, nCaSO3 = 0,1 mol
Giá trị Vmax khi sinh ra hỗn hợp muối CaSO3 và Ca(HSO3)2
Bảo toàn nguyên tố Ca: nCa(OH)2 = nCaSO3 + nCa(HSO3)2
→ nCa(HSO3)2 = 0,15 mol
Bảo toàn nguyên tố S:
nSO2 = nCaSO3 + 2nCa(HSO3)2 = 0,4 mol
→ VSO2 = 8,96(l)
Câu 11: Dẫn V lít khí SO2 vào dung dịch nước Br2 dư thu được dung dịch X. Cho thêm dung dịch BaCl2 cho đến khi kết tủa đạt cực đại thì dừng lại. Lọc kết tủa và sấy khô thu được 1,165 gam chất rắn. V có giá trị là:
A. 1,568 lít và 0,1 M
B. 22,4 lít và 0,05 M.
C. 0,1792 lít và 0,1 M
D. 1,12 lít và 0,2 M.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Chất rắn sau khi sấy khô là BaSO4: nBaSO4 = 0,005 mol
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
Câu 12: Hãy chỉ ra câu trả lời sai về SO2
A. SO2 làm đỏ quỳ tím
B. SO2 làm mất màu dung dịch Br2
C. SO2 là chất khí, màu vàng
D. SO2 làm mất màu cánh hoa hồng
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
SO2 là khí không màu.
Câu 13: Khí sunfurơ là chất có:
A. Tính khử mạnh.
B. Tính oxi hóa mạnh.
C. Vùa có tính oxi hóa vừa có tính khử.
D. Tính oxi hóa yếu.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Khí sunfurơ là SO2.
Trong SO2, lưu huỳnh có số oxi hóa +4 là số oxi hóa trung gian, nên SO2 vừa có tính oxi hóa và tính khử.
Câu 14: Hóa chất dùng để phân biệt CO2 và SO2 là
A. Nước brom
B. Bari hiđroxit
C. Phenolphtalein
D. Dung dịch nước vôi trong.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
SO2 làm mất màu nước brom còn CO2 thì không
SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
Câu 15: Cho các phản ứng sau:
a) 2SO2 + O2⇄xt, o2SO3
b) SO2 + 2H2S → to 3S + 2H2O
c) SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
d) SO2 + NaOH → NaHSO3
Các phản ứng mà SO2 có tính khử là:
A. a, c, d
B. a, b, d
C. a, c
D. a, d
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
a/ 2SO2 + O2⇄xt, o2SO3
c/ SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
Trong hai phản ứng a và c, số oxi hóa của S trong SO2 tăng từ +4 lên +6, do đó SO2 thể hiện tính khử.
Hy vọng rằng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng SO2 + KMnO4 + H2O và các bài tập liên quan. Đừng quên ghé thăm fptskillking.edu.vn để tìm hiểu thêm nhiều kiến thức bổ ích khác nhé!
