SO2 + KOH là một trong những phản ứng hóa học hấp dẫn, thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và học sinh hóa học. Khi kết hợp với kali hydroxide, lưu huỳnh dioxide (SO2) trải qua quá trình biến đổi đáng chú ý, tạo ra các sản phẩm đa dạng. Phản ứng này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến môi trường và ngành y học. Hãy cùng khám phá những bí ẩn và ứng dụng thú vị của SO2 + KOH trong bài viết này.
Lý thuyết về SO2 + KOH
Phương trình phản ứng SO2 tác dụng KOH
SO2 + KOH → K2SO3 + H2O
Điều kiện phản ứng SO2 tác dụng KOH tạo ra muối trung hòa
SO2 + KOH → KHSO3 (1)
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O (2)
Lập tỉ lệ T = nKOH / nSO2
T ≤ 1 → chỉ xảy ra phản ứng (1) tức tạo muối KHSO3 (muối axit)
1 < T < 2 → xảy ra cả (1) và (2) tức tạo 2 muối KHSO3 và K2SO3
T ≥ 2 → chỉ xảy ra phản ứng (2) tức tạo muối K2SO3 (muối trung hòa)
Nội dung mở rộng về KOH
Tính chất vật lý của Kali hydroxit KOH
| Trạng thái vật lý | Chất rắn |
| Màu sắc | Màu trắng |
| Mùi | Không mùi |
| Nhiệt độ sôi | 1.327oC (1.6000 K; 2.421 oF) |
| Nhiệt độ nóng chảy | 406 oC (679 K; 763 oF) |
| Độ hòa tan trong nước | 97 g/ml (0 oC)
121 g/ml (25 oC) 178 g/ml (100 oC) |
| Khả năng hòa tan chất khác | Hòa tan trong alcohol, glycerol
Không tan trong ether, amoniac lỏng |
| Khối lượng riêng | 2.044 g/cm3 |
| Độ pH | 13 |
Kali hiđroxit là một bazo mạnh, dễ dàng tác dụng với nước và cacbonic trong không khí để tạp thành Kali cacbonat.
Ở dạng dung dịch, nó có khả năng ăn mòn thủy tinh, vải, giấy, da còn ở dạng chất rắn nóng chảy, nó ăn mòn được sứ, platin.
Cấu trúc phân tử của Kali hydroxit
Tính chất hóa học của KOH
- Là một bazo mạnh có khả năng làm thay đổi màu sắc các chất chỉ thị như khiến quỳ tím chuyển sang màu xanh, còn dung dịch phenolphtalein không màu thành màu hồng.
- Ở điều kiện nhiệt độ phòng, KOH tác dụng với oxit axit như SO2, CO2
KOH + SO2 → K2SO3 + H2O
KOH + SO2 → KHSO3
- Tác dụng với axit tạo thành muối và nước
KOH(dd) + HCl(dd) → KCl(dd) + H2O
- Tác dụng với các axit hữu cơ để tạo thành muối và thủy phân este, peptit
RCOOR1 + KOH → RCOOK + R1OH
- Tác dụng với kim loại mạnh tạo thành bazo mới và kim loại mới
KOH + Na → NaOH + K
- Tác dụng với muối để tạo thành muối mới và axit mới
2KOH + CuCl2 → 2KCl + Cu(OH)2↓
- KOH là một bazo mạnh, trong nước phân ly hoàn toàn thành ion Na+ và OH–
- Phản ứng với một số oxit kim loại mà oxit, hidroxit của chúng lưỡng tính như nhôm, kẽm,…
2KOH + 2Al + 2H2O → 2KAlO2 + 3H2↑
2KOH + Zn → K2ZnO2 + H2↑
- Phản ứng với một số hợp chất lưỡng tính
KOH + Al(OH)3 → KAlO2 + 2H2O
2KOH + Al2O3 → 2KAlO2 + H2O
- Một số phương trình phản ứng phổ biến khác của Kali hydroxit
2KOH + 2NaHCO3 → K2CO3 + Na2CO3 + 2H2O
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O
3Cl2 + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3H2O
P2O5+ 6KOH → 2K3PO4 + 3H2O
KOH + CH3COOH → CH3COOK + H2O
3KOH + H3PO4 → K3PO4 + 3H2O
3Br2 + 6KOH → KBrO3 + 5KBr + 3H2O
KOH + HNO3 → KNO3 + H2O
CO2 + KOH → KHCO3
Các phương pháp sản xuất Kali hydroxit trong công nghiệp
Điện phân dung dịch Kali clorua
Kali clorua được mang đi điện phân trong bình, thùng điện phân có màng ngăn với chất xúc tác là Anod trơ ở nhiệt độ 75 oC.
2H2O + 2KCl → 2KOH + H2 + Cl2
Tuy nhiên, phương pháp này lại không mang lại hiệu quả kinh tế do giá thành của Kali clorua khá cao. Đồng thời, lượng điện năng cần thiết để điện phân cũng không hề ít.
Đặc biệt, dung dịch Kali clorua muốn dùng cần phải trải qua quá trình tinh chế để hạ thấp hàm lượng kim loại nặng về mức ppb rồi mới có thể đưa vào trong thùng điện phân nhằm bảo vệ màng ngăn, KOH được tạo ra theo đó cũng có đảm bảo tinh khiết. Chi phí phải bỏ ra cho cả quá trình là khá lớn trong khi Kali hidroxit thương mại lại không cần độ tinh khiết cao như vậy.
Sản xuất Kali hydroxit từ Kali format
Vì những bất cập của phương pháp điện phân dung dịch Kali clorua có màng ngăn mà người ta đã hướng tới một phương pháp khác, hiệu quả hơn rất nhiều, đó là sử dụng Kali format.
Quy trình sản xuất Kali format:
Dùng công nghệ của công ty SRI Consulting
- Chuyển hóa hỗn hợp khí tự nhiên thành CO và H2 bằng quá trình reforming hơi nước.
CH4 + H2O → CO + 3H2
- Dẫn khí CO qua dung dịch vôi tôi Ca(OH)2 tạo thành Canxi format Ca(HCOO)2.
Ca(OH)2 + 2(CO + 3H2) → Ca(HCOO)2 + 6H2
- Dùng phương pháp chiết dung môi hoặc trao đổi ion để chuyển hóa Canxi format thành Kali format KCOOH.
Ca(HCOO)2 + 2KCl → 2KCOOH + CaCl2
Quy trình sản xuất Kali hydroxit KOH:
Phương pháp 1: Có thể sử dụng lò nung, thiết bị Thelen hoặc các hệ oxy hóa dung dịch hiện đại để nung Kali format với KOH được chuẩn bị trước.
2KCOOH + 2KOH + O2 → 2K2CO3 + 2H2O
2K2CO3 + 2Ca(OH)2 → 4KOH + 2CaCO3
- Nếu chỉ muốn sản xuất KOH
2KCOOH + 2Ca(OH)2 + O2 → 2KOH + 2CaCO3+ 2H2O
- Nếu chỉ muốn sản xuất Kali cabonat K2CO3
2KCOOH + Ca(OH)2 + O2 → K2CO3 + CaCO3+ H2O
Phương pháp 2: Chuyển hóa qua Kali oxalat K2C2O4
- Nung nóng Kali format ở nhiệt độ 300- 350 oC với xúc tác KOH, Kali oxalat tuần hoàn và khí Nito.
- Dẫn Kali oxalat qua dung dịch vôi tôi để tạo thành KOH.
Trong đời sống Kali hydroxit được dùng để làm gì?
- KOH được sử dụng để điều chỉnh độ pH trong những loại phân bón hóa học có tính axit cao.
- Kali hydroxide được dùng để thực hiện các quá trình tách triết mà Natri hidroxit không dùng được hoặc dùng được nhưng hiệu quả kém, chẳng hạn như chiết quặng dolomit để thu alumin.
- So với Natri hidroxit thì việc sử dụng Kali hidroxit sẽ cho hiệu quả cao hơn trong việc sản xuất các chất tẩy rửa như xà phòng, dầu gội,… .
- Kali hydroxit được sử dụng để xử lý tro nhẹ tạo ra Kali aluminat và Kali silicat. Tiếp tục đem thủy phân Kali aluminat sẽ thu được Kali hidroxit và aluminat để tái sử dụng.
Xà phòng rửa tay
- Dùng KOH để điều chế Vinyl bromua, Etylen bromua.
- KOH được sử dụng để sản xuất nhiều muối Kali bằng phản ứng với oxit axit hoặc các axit.
- Dùng Kali hidroxit xử lý dầu diesel tạo ra Glycerin – một loại thức ăn gia súc giá thành thấp (sau khi loại bỏ được methanol).
- Người ta sử dụng KOH để sản xuất pin alkaline.
- Kali hydroxit tham gia vào quá trình lọc dầu, các loại khí đốt với vai trò loại bỏ các axit hữu cơ, những hợp chất chứa lưu huỳnh.
- Trong y tế, hợp chất KOH được sử dụng để chuẩn đoán các bệnh nấm và điều trị bệnh mụn cóc.
- Trong sản xuất da thuộc, người ta ngâm da trong dung dịch KOH để giúp loại bỏ lông ra khỏi lớp da.
- Sử dụng dung dịch KOH nồng độ từ 3-5% sẽ giúp xác định được một số loại nấm như boletes, polypores, gilled, địa y.
- Kali hidroxit được sử dụng trong công nghiệp luyện kim để tẩy gỉ sét, xử lý bề mặt kim loại.
- Sản xuất thuốc nhuộm, nước tẩy sơn móng tay,…
Tẩy sạch rỉ sét trên bề mặt kim loại
Những đặc tính nguy hiểm của Kali hidroxit
- Kali hydroxit là chất ăn da, rất nguy hiểm. Chúng có tính oxy hóa mạnh có thể làm biến đổi tế bào gốc, gây độc cấp tính hoặc mãn tính với môi trường thủy sinh.
- Tiếp xúc với da: Khiến da bị dị ứng, phồng rộp, có thể gây bỏng và để lại sẹo.
- Tiếp xúc với mắt: Làm tổn thương lớp niêm mạc, gây sưng đau, đỏ mắt. Nguy hiểm hơn là mù lòa.
- Tiếp xúc với đường hô hấp: Nếu hít phải lượng hơi ít, nồng độ thấp sẽ gây dị ứng nhẹ, hắt hơi, sổ mũi, đau họng. Còn nếu thời gian hít phải hơi lâu và hơi Kali hidroxit có nồng độ cao, nạn nhân có thể bị viêm phổi.
- Tiếp xúc với đường tiêu hóa: Nuốt phải KOH sẽ khiến vùng họng, miệng, dạ dày bị bỏng. Nếu không được cứu chữa kịp thời, để nạn nhân nhiễm độc quá 5 giờ đồng hồ sẽ dẫn đến tử vong.
Cảnh báo nguy hiểm
Biện pháp sơ cứu y tế khi nhiễm Kali hydroxit
- Tiếp xúc với da: Lột bỏ ngay lập tức quần áo đang mặt, nếu muốn sử dụng cho lần làm việc sau cần giặt thật sạch. Với vùng da bị bắn KOH cần rửa thật sạch với nước, dùng thêm xà phòng nếu có trước khi liên hệ với bác sĩ.
- Tiếp xúc với mắt: Dùng nước sạch rửa mắt ngay tức khác trong tối thiểu 15 phút, kết hợp với đảo mắt liên tục. Đưa nạn nhân tới cơ sở y tế gần nhất để kiểm tra và điều trị tiếp.
- Tiếp xúc với đường hô hấp: Đưa nạn nhân tới khu vực thoáng mát. Nếu nạn nhân ngừng thở cần tiến hành hô hấp nhân tạo rồi chuyển tới ngay cơ sở y tế gần nhất để điều trị.
- Tiếp xúc với Kali hydroxit qua đường tiêu hóa: Không được kích ứng gây nôn cũng như cho nạn nhân ăn hay uống bất cứ thứ gì. Nếu nạn nhân có nôn thì cần giữ đầu cao hơn thắt lưng, tránh cho nạn nhân hít lại hơi độc. Đưa nạn nhận tới cơ sở y tế gần đó nhất.
Biện pháp xử lý sự cố xảy ra do rò rỉ Kali hydroxide
- Nếu lượng hóa chất rò rỉ ít có thể dùng đất, vecmiculit phủ lên rồi thu gom vào thùng chứa và mang đi tiêu hủy. Dùng axit loãng như axit axetic, axit clohydric,…để trung hòa lượng KOH còn sót lại.
- Nếu lượng KOH rò rỉ lớn cần cô lập vùng nguy hiểm, ngăn không cho chúng lan xuống hệ thống dẫn nước, đường cống,…và cố gắng thu giữ lại lượng hóa chất nhiều nhất có thể vào thùng chứa rồi xử lý tiếp phần còn sót lại như với lượng rò rỉ ít.
Những lưu ý an toàn với Kali hydroxit
Bảo quản:
- Khu vực cất giữ phải thoáng khí, khô ráo, có hệ thống thông gió tốt. Hạn chế tối đa các vật dụng có thể phát lửa.
- Các thùng chứa, bao tải phải kín.
- Tránh để chung Kali hidroxit với các chất tương khắc như nhôm, magie.
Sử dụng:
- Khi hòa tan Kali hidroxit với nước, chỉ được cho nó vào nước chứ không được làm ngược lại.
- Trang bị đồ bảo hộ lao động theo tiêu chuẩn NIOSH. Lưu ý là mặt nạ phòng độc lọc không khí sẽ không có tác dụng đối với những khu vực thiếu khí oxy.
Bảo quản kali hydroxide
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Hấp thụ 2,24 lít khí SO2 (đktc) vào 200 ml dung dịch KOH aM.
Tính a biết sau phản ứng chỉ thu được muối trung hòa.
- 0,5
- 0,25
- 0,1
- 1
Đáp án A
nSO2 = 0,1 mol
Vì đề cho chỉ tạo muối trung hòa nên chỉ xảy ra phản ứng
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
0,1 → 0,2
VKOH = 200 ml = 0,2 lít
→ a = CMKOH = 0,1/0,2 = 0,5M
Câu 2. Dẫn V lít (đktc) khí SO2 vào 100 ml dung dịch KOH 1M thu được 6 gam muối KHSO3. Vậy V có giá trị là:
- 2,24 lit
- 3,36 lít
- 4,48 lit
- 1,68 lit
Đáp án D
Các phương trình phản ứng xảy ra:
SO2 + KOH → KHSO3
0,05 → 0,05 → 0,05 mol
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
0,025 → 0,05 mol
Tổng số mol SO2 = 0,075 mol
→ V = 1,68 lit
Câu 3. Khi dẫn khí SO2 vào dung dịch KOH dư thì giai đoạn đầu tiên sẽ xảy ra phản ứng gì?
- SO2 + KOH → KHSO3
- SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
- SO2 + K2SO3 + H2O → 2KHSO3
- SO2 + H2O → H2SO3
Đáp án B
Câu 4. Nhóm chất tác dụng với nước và với dung dịch HCl là:
- Na2O, SO3, CO2.
- K2O, P2O5, CaO
- BaO, SO3, P2O5
- CaO, BaO, Na2O
Đáp án D
Câu 5. Cho các chất sau: SO2, CO2, KOH, CaO, CuCl2 số cặp chất tác dụng được với nhau là
- 2
- 3
- 4
- 5
Đáp án D
SO2 + CaO → CaCO3
SO2 + KOH → K2SO3 + H2O
CO2 + CaO → CaCO3
CO2 + KOH → K2CO3 + H2O
CuCl2 + KOH → Cu(OH)2 + KCl
Câu 6. Sục từ từ SO2 đến dư vào dung dịch Ba(OH)2 hiện tượng quan sát thấy được là
- xuất hiện kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan
- không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện phản ứng
- ban đầu không thấy hiện tượng khi phản ứng, sau đó dân dần kết tủa xuất hiện
- xuất hiện kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan ra
Đáp án D
Dẫn từ từ SO2 đến dư vào dung dịch Ba(OH)2 xảy ra phản ứng:
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3 + H2O
SO2 + BaSO3 + H2O → Ba(HSO3)2
Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.
—————————-
Kết luận, phản ứng giữa SO2 + KOH là một trong những quá trình hóa học đáng chú ý, mang lại nhiều ứng dụng thú vị trong lĩnh vực công nghiệp và nghiên cứu. Sự kết hợp của hai chất này đã tạo ra các sản phẩm có giá trị, đồng thời đóng góp tích cực trong việc giải quyết các vấn đề môi trường và phát triển công nghệ hiện đại. Sự hiểu rõ và nghiên cứu sâu hơn về phản ứng này sẽ tiếp tục mở ra những khám phá mới và tiến thêm xa trên con đường phát triển của hóa học trong cuộc sống hàng ngày.
Xem thêm:
