SO2 + H2O là một trong những phản ứng hóa học quan trọng trong môi trường tự nhiên và công nghiệp. Khi khí lưu thông SO2 tương tác với nước, nó tạo thành axit sunfuric (H2SO4), có ảnh hưởng đến khí hậu, môi trường và sức khỏe con người. Hiểu cơ chế của phản ứng SO2 + H2O là yếu tố quan trọng để tìm ra những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường trong tương lai.
Lý thuyết về H2S ra SO2
Phương trình phản ứng H2S ra SO2
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O
Điều kiện phản ứng H2 tác dụng với O2 ra SO2
Điều kiện: Nhiệt độ cao, oxi dư
Lưu ý: Nếu đốt cháy khí H2S ở nhiệt độ không cao hoặc thiếu oxy, khí H2S bị oxi hóa thành lưu tự do, màu vàng
2H2S + O2 → 2S + 2H2O
Hiện tượng phản ứng xảy ra khi đốt cháy H2S trong không khí
Khi đốt H2S trong không khí, khí H2S cháy với ngọn lửa xanh nhạt; H2S bị oxi thành SO2.
Nội dung mở rộng về H2S ra SO2
Khí H2S là gì? Cấu trúc khí H2S?
Khí H2S (được gọi là hydro sulfide) là một trong những hợp chất hóa học có những đặc trưng, rất dễ nhận biết.
H2S có cấu trúc tương tự như phân tử nước, H2S là sự kết hợp của 2 nguyên tử H và một nguyên từ S. Trong đó, S là hạt trung tâm và chứa 2 hydro đơn độc được liên kết với một liên kết đơn.
Tuy nhiên, lưu huỳnh không có độ âm điện lớn như oxy nên H2S không phân cực như nước. Do đó, trong H2S tồn tại các lực liên phân tử tương đối yếu và điểm sôi cũng như điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với trong nước.
H2S được hình thành phổ biến nhất do sự phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy (quá trình phân hủy kỵ khí). Khí hydro sulfide cũng được tìm thấy trong khí núi lửa, dầu thô, khí tự nhiên và một số nguồn nước giếng hoặc suối nước nóng. Có một điều thú vị là cơ thể con người cũng tạo ra một lượng nhỏ H2S được dùng tiếp như một phân tử truyền tín hiệu.
Cấu trúc của khí H2S
Tính chất lý hóa của khí H2S
Khí H2S có những tính chất dưới đây:
Tính chất vật lý
Những tính chất vật lý đặc trưng cho khí H2S như sau:
- Có mùi rất đặc trưng là mùi trứng thối.
- Là một chất khí dễ cháy.
- Điểm sôi của nước và hiđro sunfua lần lượt là 100 độ C và – 60 độ C.
- Là chất khí đặc và nặng hơn không khí một chút nhưng khá hòa tan trong nước, dung môi hữu cơ.
- Đây là một loại khí độc, không màu, có thể dẫn đến đau đầu ngay cả khi hít phải một lượng nhỏ.
- Ở áp suất trên 90 GPa, H2S trở thành chất dẫn điện kim loại.
Tính chất hóa học
– Tính acid yếu:
- Có tính axit nên làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- H2S có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm tạo muối trung hòa và nước.
H2S + NaOH → NaHS + H2O
H2S + 2NaOH → Na2S + H2O
- H2S có phản ứng với dung dịch muối cacbonat tạo muối trung hòa và nước.
H2S + Na2CO3 → NaHCO3 + NaHS
– Tính khử mạnh: H2S đóng vai trò là chất khử và chủ yếu là khi có mặt của bazơ tạo ra SH-
- Hỗn hợp không khí và H2S có thể gây nổ theo phản ứng dưới đây:
2H2S+ 3O2 → 2H2O + 2SO2
- H2S phản ứng với kim loại tạo muối sunfua kim loại không hòa tan và thường là chất rắn có màu sẫm:
2H2S + 2K → 2KHS + H2
- H2S phản ứng với Ag tạo muối sulfite:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
- H2S bị oxy hóa khi phản ưngs với Clo tạo thành H2SO4 khi có nước:
4Cl2 + H2S + 4H2O → H2SO4 + 8HCl
Điều chế khí H2S như thế nào?
Tùy vào điều kiện mà có thể điều chế khí H2S bằng nhiều cách khác nhau như sau:
Trong phòng thí nghiệm
H2S được tạo ra bằng phản ứng sắt sunfua bằng axit mạnh trong bình Kipp:
FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S
Hoặc các cách khác như:
– Sunfua kim loại và phi kim tiếp xúc với nước: 6 H2O + Al2S3 → 3 HS + 2Al(OH)3.
– Phân tích Thioacetamide: CH3C(S)NH2 + H2O → CH2C(O)NH2 + H2S.
Điều chế khí H2S trong phòng thí nghiệm
Trong công nghiệp
Phương pháp phổ biến nhất để sản xuất hydro sunfua là tách nó ra khỏi “khí chua” – một loại khí tự nhiên có hàm lượng H2S cao.
Ngoài ra, nó còn được điều chế bằng những cách khác như:
- Dùng S nguyên tố nóng chảy tác dụng với H2 ở khoảng 450 độ C.
- Vi khuẩn khử sunfat oxy hóa các hợp chất hữu cơ hoặc H2 trong điều kiện oxy thấp.
Khí H2S có độc không?
Khí H2S là một loại khí độc bởi nhiều nguyên nhân dưới đây:
- Nó là một loại khí rất dễ nổ, nó có khả năng gây ra các tình trạng đe dọa tính mạng nếu xử lý không cẩn thận. Ngoài ra, nó dễ cháy tạo thành các khí và hơi gây độc hại khác như SO2.
- Nếu chúng ta tiếp xúc với nồng độ H2S thấp thì nó có thể gây ra một số triệu chứng như: kích ứng cho mũi, cổ họng, mắt, buồn nôn, khó thở, đau đầu, giảm trí nhớ, mệt mỏi và các vấn đề về cân bằng cơ thể. Một số người có thể cảm thấy khó thở, nhất là những người mắc các bệnh như hen suyễn.
- Nếu tiếp xúc ngắn ngày với nồng độ H2S cao (thường lớn hơn 1000 ppm) có thể gây bất tỉnh, nhiều người dẫn đến tổn thương vĩnh viễn hoặc lâu dài như đau đầu, giảm khả năng tập trung, chóng mặt, trí nhớ kém và chức năng vận động.
Triệu chứng khi nhiễm độc khí H2S
Ứng dụng của khí H2S trong đời sống
H2S được ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau như sau:
- Trong nghiên cứu trong hóa học phân tích dùng để phát hiện các cation.
- H2S là tiền thân của lưu huỳnh nguyên tố. Vì vậy, được ứng dụng S nguyên tố, H2SO4 và một số hợp chất lưu huỳnh hữu cơ như methanethiol, ethanethiol và axit thioglycolic…
- Để điều chế sunfua kim loại, nhiều loại trong số đó được ứng dụng trong ngành sơn.
- Để tách deuterium oxide hoặc nước nặng khỏi nước bình thường thông qua quá trình Girdler sulfide.
- Trong nông nghiệp, H2S được dùng làm chất khử trùng.
- Trong lĩnh vực y tế, cho tế bào tiếp xúc với một lượng nhỏ khí H2S giúp ngăn ngừa tổn thương ty thể.
- Trong gia công kim loại, gia công: H2S là thành phần trong một số loại dầu cắt và chất làm mát, chất bôi trơn.
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Khí H2S là khí rất độc, để thu được khí H2S thoát ra khi làm thí nghiệm người ta đã dùng:
- Dung dịch NaCl
- Nước cất
- Dung dịch axit HCl
- Dung dịch NaOH
Đáp án D
Câu 2. Trường hợp nào sau đây không xảy ra phản ứng hóa học?
- 3O2 + 2H2S → 2H2O + 2SO2
- FeCl2 + H2S → FeS + 2HCl
- SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
- SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
Đáp án B
Câu 3. Sục khí H2S vào dung dịch FeCl3, hiện tượng quan sát được:
- Dung dịch trong suốt
- Kết tủa trắng
- Khí màu vàng thoát ra
- có kết tủa vàng.
Đáp án D
H2S + 2FeCl3 → S↓(vàng) + 2FeCl2 + 2HCl
Có kết tủa vàng
Câu 4. Khí N2 có lẫn tạp chất là H2S và SO2.
Có thể dùng dung dịch nào sau đây để loại bỏ H2S và SO2 ra khỏi hỗn hợp?
- NaCl
- Pb(NO3)2
- Ba(OH)2
- H2SO4
Đáp án C
Tinh chế là loại bỏ tạp chất bị lẫn trong chất cần tinh chế
Dẫn hỗn khí đi qua dung dịch Ba(OH)2 chỉ có SO2 và H2S phản ứng
SO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
H2S + Ca(OH)2 → CaS + 2H2O
Câu 5. Thuốc thử nào sau đây dùng để phân biệt khí H2S với khí CO2?
- dung dịch HCl
- dung dịch Pb(NO3)2
- dung dịch K2SO4
- dung dịch NaCl
Đáp án B
Câu 6. Phương pháp nào sau đây dùng để điều chế kí sunfuro trong phòng thí nghiệm?
- Đốt lưu huỳnh trong không khí
- Cho dung dịch K2SO3 tác dụng với H2SO4 đặc
- Cho tinh thể K2SO3 tác dụng với H2SO4 đặc
- Đốt cháy khí H2S trong không khí
Đáp án C
- Loại vì đây là phương pháp điều chế SO2 trong công nghiệp.
- Loại vì K2SO3 phải dùng dạng tinh thể chứ không phải dạng dd
- Thỏa mãn:
Phương trình hóa học: Na2SO3 (rắn) + H2SO4 (dd) → Na2SO3 (dd) + H2O (l) + SO2 (k)
- Loại
Câu 7. Cho khí H2S lội qua dung dịch CuSO4 thấy có kết tủa màu xám đen xuất hiện, chứng tỏ:
- Có phản ứng oxi hóa- khử xảy ra
- Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh
- Axit sunfuric mạnh hơn axit sunfuahidric
- Axit sunfuahidric mạnh hơn axit sunfuaric
Đáp án B
H2S + CuSO4 → CuS↓ (kết tủa đen) + H2SO4
=> Có kết tủa CuS tạo thành, không tan trong axit mạnh.
Câu 8. Phương trình nào sau đây thể hiện tính khử của SO2?
- SO2 + NaOH → NaHSO3
- SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4
- SO2 + CaO → CaCO3
- SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
Đáp án B
Câu 9. Sau khi làm thí nghiệm, có những khí thải độc hại: HCl, H2S, CO2, SO2. Dùng chất nào sau đây để loại bỏ chúng là tốt nhất?
- Muối NaCl
- Nước vôi trong
- Dung dịch HCl
- Dung dịch NaNO3
Đáp án B
Dùng dung dịch nước vôi trong (Ca(OH)2) để loại bỏ các khí trên vì đều xảy ra phản ứng
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
Ca(OH)2 + H2S → CaS + 2H2O
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O
……………………….
Tổng kết, phản ứng SO2 + H2O là một quá trình hóa học quan trọng và có ảnh hưởng sâu rộng đến môi trường, cuộc sống. Khi khí SO2 tương tác với nước trong không khí, tạo ra axit sunfuric (H2SO4) gây ra hiện tượng mưa axit và ô nhiễm không khí. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người, động thực vật và môi trường tự nhiên. Việc tìm ra các biện pháp giảm thiểu khí SO2, ứng dụng công nghệ xử lý H2O là cần thiết để bảo vệ môi trường và duy trì sự cân bằng sinh thái của hành tinh.
Xem thêm:
