SO2 H2SO4 là một quá trình hóa học quan trọng trong tự nhiên và công nghiệp. Sulfur dioxide (SO2) tương tác với không khí, hơi nước tạo thành axit sulfuric (H2SO4), góp phần vào hiện tượng mưa axit và tạo nên một trong những axit mạnh nhất trong hóa học. Tuy nhiên, quá trình này cũng đặt ra những thách thức về ô nhiễm môi trường và cần sự quản lý cẩn thận để bảo vệ hành tinh chúng ta. Hãy cùng tìm hiểu thêm về cơ chế và ứng dụng của sự tương tác quan trọng này.
Lý thuyết về SO2 H2SO4
Phương trình hóa học SO2 ra H2SO4
2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4
Sản xuất H2SO4 trong công nghiệp
Axít sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, oxi và nước theo công nghệ tiếp xúc.
Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra đioxít lưu huỳnh.
(1) S(r) + O2(k) SO2(k)
Sau đó nó bị ôxi hóa thành triôxít lưu huỳnh bởi oxi với sự có mặt của V2O5 ở nhiệt độ 450oC)
(2) 2SO2 + O2(k) 2SO3(k)
Cuối cùng triôxít lưu huỳnh được xử lý bằng nước (trong dạng 97-98% H2SO4 chứa 2-3% nước) để sản xuất axít sulfuric 98-99%.
(3) SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)
Nội dung mở rộng SO2 ra H2SO4
Khí SO2 là gì?
SO2 là công thức hóa học của khí sunfurơ hay còn có tên gọi khác là lưu huỳnh đioxit hoặc anhidrit sunfurơ. Đây cũng là sản phẩm chính thu được khi đốt cháy lưu huỳnh. Ngoài ra, Axit sunfurơ được sinh ra nhờ quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ. Và từ quy trình nấu chảy các loại quặng sắt, nhôm, kẽm, chì.
Về công thức cấu tạo của khí sunfurơ hay SO2:
Cấu tạo của SO2
Những electron độc thân trong nguyên tử S (lưu huỳnh) sẽ liên kết với 4 electron độc thân của 2 nguyên tử O – Oxi. Kết quả tạo thành bốn liên kết cộng hoá trị có cực.
Nguồn gốc của khí SO2
Khí SO2 được tìm thấy từ nhiều nguồn khác nhau quen thuộc trong cuộc sống.
Trong tự nhiên sẵn có
Khi núi lửa phun trào, sẽ sản sinh ra những nham thạch nóng và nhiều khói bụi giàu sunfua, kể cả khí SO2 là gì.
Các quá trình phân hủy, thối rữa xác động thực vật tự nhiên cũng phát thải nhiều chất khí, các phản ứng hóa học giữa những khí tự nhiên là nguồn gốc của SO2. Bởi vì trong các hợp chất sinh học sẽ chứa một lượng lưu huỳnh. Sau khi phân hủy tạo ra khí SO2 và oxit lưu huỳnh tương ứng
SO2 sinh ra từ miệng núi lửa
Từ các hoạt động của con người tạo thành
Các nhà máy xí nghiệp hoạt động mỗi ngày là nguồn thải SO2 chính. Các loại khói thải từ các nhà máy lọc dầu, luyện kim, đốt than, sản xuất xi măng, công nghiệp chế biến đều chứa SO2.
Các phương tiện giao thông di chuyển như ô tô, xe máy, máy bay… cũng tạo ra khí SO2 là gì
SO2 hình thành từ quá trình đốt rơm, rạ, gỗ, than đá, đốt rừng
Khói thuốc lá, thiết bị dùng gas làm nhiên liệu trong điều kiện thiếu khí cũng tạo ra khí sunfurơ.
Hiện nay, thế giới tiêu thụ trung bình 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ mỗi năm. Nếu thành phần lưu huỳnh – S trong các loại nhiên liệu chiếm khoảng 1% thì lượng SO2 thải vào khí quyển là 60 triệu tấn / năm. Điều này đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đang đe dọa đến sự sống trên Trái Đất.
Tác hại của khí SO2
Có thể thấy, khí SO2 được tìm thấy ở mọi nơi và tồn tại nhiều trong không khí. Điều này đã dẫn đến nhiều tác hại như sau:
Ảnh hưởng khí sunfurơ với con người
Khi tiếp xúc trực tiếp với SO2 sẽ gây ra ảnh hưởng đến sức khoẻ. Các triệu chứng xảy ra như khó thở, nóng rát trong mũi cổ họng và nhiều triệu chứng khác. SO2 còn là nguyên nhân gây ra các bệnh liên quan tới phổi: viêm phổi, viêm đường hô hấp, viêm mắt .
Đặc biệt nếu kết hợp với nước H2O và O2 – Oxi sẽ tạo ra axit sunfuric
PTHH: 2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 (1)
Axit H2SO4 đi vào cơ thể có thể dẫn đến cách bệnh về phổi. Nếu chất này phản ứng sẽ gây ra giảm lượng kiềm dự trữ trong máu. Làm giảm quá trình chuyển hoá đường và protein trong cơ thể. Điều đó là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến thiếu hụt các loại vitamin. Phản ứng (1) còn có thể gây ra những tác hại khác như tắc nghẽn mạch máu và làm sự lưu thông của oxy đến hồng cầu.
Ảnh hưởng của SO2 là gì đến môi trường
Tác nhân SO2 gây nên ô nhiễm môi trường không khí. Chúng là một trong những thành phần dẫn đến hiệu ứng nhà kính.
SO2 là gì còn gây ra mưa axit làm ăn mòn công trình xây dựng, phá hoại rừng, cây cối…
Các cách xử lý khí SO2 là gì hiệu quả
Để xử lý khí SO2 là gì từ những khu công nghiệp, nhà máy phát thải ra môi trường. Hiện nay nhiều phương pháp xử lý khí sunfurơ hiệu quả ra đời. Cụ thể như sau:
Phương pháp hấp thụ lưu huỳnh đioxit thông qua dung dịch xút (NaOH).
Phương pháp hấp thụ khí SO2 là gì bằng dung dịch sữa vôi CaO hoặc đá vôi CaCO3
Phương pháp hấp thụ khí Sunfurơ bằng dung dịch Soda.
Phuong phap hap thu khi Sunfuro bang dung dich Soda.
Xử lý khí SO2 bằng nước
- Dùng amoniac để xử lý SO2
- Dùng các loại hợp chất hấp phụ thể rắn, các hợp chất hấp thụ hữu cơ
- Áp dụng một trong những phương pháp trên chính là cách bạn giảm thiểu lượng SO2 sản sinh mỗi ngày.
Khí SO2
Bài tập liên quan sản xuất H2SO4 trong công nghiệp
Câu 1: Kim loại nào sau đây không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng?
- Al
- Mg
- Na
- Cu
Đáp án D
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
Mg + H2SO4 loãng → MgSO4 + H2
2Na + 2H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + 2H2O
Câu 2: Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng?
- Al, Mg, Cu
- Fe, Mg, Ag
- Al, Fe, Mg
- Al, Fe, Cu
Đáp án C
2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2
Mg + H2SO4 loãng → MgSO4 + H2
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2
Câu 3: Dãy kim loại nào trong các dãy sau đây gồm các kim loại đều không tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nguội?
- Al, Fe, Au, Mg
- Zn, Pt, Au, Mg
- Al, Fe, Zn, Mg
- Al, Fe, Au, Pt
Đáp án D
Câu 4: Cho phương trình hóa học:
aAl + bH2SO4 → cAl2(SO4)3 + dSO2 + eH2O
Tỉ lệ a:b là
A.1:1
- 2:3
- 1:3
- 1:2
Đáp án B 2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Câu 5: Phương trình hóa học nào sau đây không đúng?
- Cu + 2H2SO4(đặc) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
- Fe + S FeS
- 2Ag + O3 Ag2O + O2
- 2Fe + 3H2SO4(loãng) → Fe2(SO4)3+ 3H2
Đáp án D
Câu 6: Nguyên tố lưu huỳnh có số hiệu nguyên tử là 16. Vị trí của lưu huỳnh trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là
- chu kì 3, nhóm VIA.
- chu kì 5, nhóm VIA.
- chu kì 3, nhóm IVA.
- chu kì 5, nhóm IVA.
Đáp án
Cấu hình electron nguyên tử S là: 1s22s22p63s23p4.
→ Lưu huỳnh ở chu kỳ 3 (do có 3 lớp electron); nhóm VIA (do có 6 electron hóa trị, nguyên tố p).
Câu 7: Cho các phản ứng hóa học sau:
S + O2 SO2
S + 3F2 SF6
S + Hg → HgS
S + 6HNO3 (đặc) H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
Trong các phản ứng trên, số phản ứng trong đó S thể hiện tính khử là
- 3
- 2
- 4
- 1
Đáp án
Câu 8: Hơi thủy ngân rất dộc, bởi vậy khi làm vỡ nhiệt kế thủy ngân thì chất bột được dùng để rắc lên thủy ngân rồi gom lại là
- vôi sống.
- cát.
- muối ăn.
- lưu huỳnh.
Đáp án D
Câu 9: Nguyên tử S đóng vai trò vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa trong phản ứng nào sau đây?
- 4S + 6NaOH (đặc) 2Na2S + Na2S2O3 +3H2O
- S + 3F2 SF6
- S + 6HNO3 (đặc) H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
- S + 2Na Na2S
Đáp án
Câu 10: Đun nóng 4,8 gam bột Mg với 9,6 gam bột lưu huỳnh (trong điều kiện không có không khí), thu được chất rắn X.
Cho toàn bộ X vào lượng dư dung dịch HCl, thu được V lít khí (đktc). Giá trị của V là
- 2,24
- 3,36
- 4,48
- 6,72
Đáp án
Mg + S → MgS
nMg = 0,2 (mol); nS =0,3 (mol) => S dư; nMgS = 0,2 (mol)
MgS + 2HCl → MgCl2 + H2S ↑
=> V = 0,2.22,4 = 4,48 (lít)
Câu 11. Dãy các chất tác dụng được với dung dịch H2SO4 loãng tạo thành sản phẩm có chất khí là
- K2SO3, BaCO3, Zn.
- Al, ZnO, KOH.
- CaO, Fe, BaCO3.
- Zn, Fe2O3, Na2SO3.
Đáp án A
A.
K2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + SO2 + H2O
BaCO3 + H2SO4 → BaSO4 + CO2 + H2O
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
B.
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2↑
H2SO4 + ZnO → H2O + ZnSO4
H2SO4 + 2NaOH → 2H2O + Na2SO4
→ Loại vì có 2 phản ứng với MgO và KOH không sinh ra khí
C.
CaO + H2SO4 → H2O + CaSO4
Fe + H2SO4 → H2 + FeSO4
BaCO3 + H2SO4 → H2O + CO2 + BaSO4
→ Loại vì có 2 phản ứng với BaO không sinh ra khí
D.
H2SO4 + Zn → H2 + ZnSO4
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O
→ Loại vì có phản ứng với Fe2O3 không sinh ra khí
Câu 12. Dung dịch A tác dụng với CuO tạo ra dung dịch có màu xanh lam. A là
- KOH
- Na2CO3
- H2SO4
- Ca(OH)2
Đáp án C
CuO là oxit bazơ => tan trong dung dịch axit H2SO4 tạo muối CuSO4 có màu xanh lam
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
………………………….
Trong tự nhiên và công nghiệp, quá trình SO2 H2SO4 đã chứng tỏ tầm quan trọng đáng kể của mình. Tuy nhiên, sự giải phóng lượng lớn SO2 vào không khí từ các nguồn như nhà máy, phương tiện giao thông góp phần tới hiện tượng mưa axit và ô nhiễm không khí. Điều này đòi hỏi chúng ta phải tìm kiếm giải pháp giảm thiểu ô nhiễm, áp dụng công nghệ xanh, và xây dựng những quy định chặt chẽ để bảo vệ môi trường, sức khỏe cộng đồng. Việc hiểu rõ về quá trình này giúp chúng ta có những hành động cụ thể để bảo vệ hành tinh và mang lại một tương lai bền vững cho thế hệ tới.
Xem thêm:
