1/ Hidro sunfua (H2S)
a/ Tính axit yếu
Hiđro sunfua tan trong nước tạo thành dung dịch axit rất yếu (yếu hơn axit cacbonic), có tên là axit sunfuhiđric (H2S).
Axit sunfuhiđric tác dụng với kiềm tạo nên 2 loại muối: muối trung hòa, như Na2S chứa ion S2- và muối axit như NaHS chứa ion HS−.
b/ Tính khử mạnh
Là chất khử mạnh vì trong H2S lưu huỳnh có số oxi hoá thấp nhất (-2), tác dụng hầu hết các chất ôxihóa tạo sản phẩm ứng với số oxh cao hơn.
Trong hợp chất H2S, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa thấp nhất là −2. Khi tham gia phản ứng hóa học, tùy huộc vào bản chất và nồng độ của chất oxi hóa, nhiệt độ,...mà nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa −2 (S−2) có thể bị oxi hóa thành lưu huỳnh tự do (S0), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa +4 (S+4), hoặc lưu huỳnh có số oxi hóa +6 (S+6). Vì vậy, hiđro sunfua có tính khử mạnh.
Tác dụng với oxi có thể tạo S hoặc SO2 tùy lượng ôxi và cách tiến hành phản ứng.
2H2S + 3O2 2H2O + 2 SO2 (dư oxi)
2H2S + O2 2H2O + 2S
Ở nhiệt độ cao, khí H2S cháy trong không khí với ngọn lửa xanh nhạt, H2S bị oxi hóa thành SO2:
2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2
Tác dụng với clo có thể tạo S hay H2SO4 tùy điều kiện phản ứng
H2S+4Cl2 + 4H2O → 8HCl + H2SO4
H2S +Cl2 → 2 HCl + S (khí clo gặp khíH2S)
Dung dịch H2S có tính axit yếu 2 nấc : Khi tác dụng dung dịch kiềm có thể tạo muối axit hoặc muối trung hoà
H2S + NaOH → NaHS + H2O
H2S + NaOH → Na2S + H2O
*Tính chất của muối sunfua
- Muối sunfua của các kim loại nhóm IA, IIA (trừ Be) như Na2S, K2S tan trong nước và tác dụng với các dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng sinh ra khí H2S:
Na2S+2HCl → 2NaCl+H2S↑
- Muối sunfua của một số kim loại nặng như PbS, CuS... không tan trong nước, không tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng.
- Muối sunfua của những kim loại còn lại như ZnS, FeS,... không tan trong nước, nhưng tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng sinh ra khí H2S:
ZnS+2H2SO4 → ZnSO4+H2S↑
- Một số muối sunfua có màu đặc trưng: CdS màu vàng, CuS, FeS, Ag2S,...màu đen.
2/ Lưu huỳnh (IV) oxit
Công thức hóa học SO2 ngoài ra có các tên gọi khác là lƣu huỳnh dioxit hay khí sunfurơ, hoặc anhidrit sunfurơ.
Với số oxi hoá trung gian: +4 (SO2). Khi SO2vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa và là 1 oxit axit.
SO2 là chất khử ( S+4 -2e → S+6)
Khi gặp chất oxi hóa mạnh như O2 , Cl2 , Br2 : khí SO2 đóng vai trò là chất khử.
2 SO2 +O2 → 2SO2
SO2 + Cl2 + 2H2O → 2HCl + H2SO4
5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2 H2SO4
SO2 là chất oxi hoá (S+4 + 4e → So). Khi tác dụng chất khử mạnh:
SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S
SO2 + Mg → MgO + S
Ngoài ra SO2 là một oxit axit:
SO2 + NaOH → NaHSO3
SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O
Nếu 1 < nNaOH : nSO2 <2 sản phẩm tạo 2 muối: x mol
NaHSO3 và y mol Na2SO3.
3/ Lưu huỳnh (VI) oxit
SO3: lưu huỳnh trioxit, là 1 oxit axit
Tác dụng với H2O tạo axit sunfuric: SO3 + H2O → H2SO4
SO3 tan vô hạn trong H2SO4 tạo oleum H2SO4.nSO3
Tác dụng với bazo tạo muối
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
4/ Axit sunfuric
a/ Tính chất vật lý
Axit sunfuric (H2SO4) là chất lỏng sánh như dầu, không màu, không bay hơi, nặng gần gấp 2 lần nước (H2SO4 98% có D = 1,84 g/cm3).
H2SO4 tan vô hạn trong nước và toả nhiệt rất nhiều nhiệt. Nếu ta rót nước vào H2SO4, nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm. Vì vậy, muốn pha loãng axit H2SO4 đặc, người ta phải rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thuỷ tinh mà không được làm ngược lại.
b/ Tính chất hoá học
Ở trạng thái loãng là một axit mạnh, ở trạng thái đặc là một chất ôxihóa mạnh.
- Ở dạng loãng là axít mạnh: làm đỏ quì tím, tác dụng kim loại(trước H2) giải phóng H2, tác dụng bazơ, oxit bazơ và nhiều muối.
H2SO4 làm quỳ tím hóa đỏ
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl
Na2 CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2
- Ở dạng đặc là một chất ôxi hóa mạnh
Tác dụng với kim loại: oxi hoá hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) tạo muối hoá trị cao và thường giải phóng SO2 (có thể H2 S, S nếu kim loại khử mạnh như Mg ).
2 Fe + 6H2SO4 Fe2 (SO4)3 + 3SO2 + 6 H2O
Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O
Al, Fe, Cr không tác dụng với H2SO4 đặc nguội, vì kim loại bị thụ động hóa.
Tác dụng với phi kim ( tác dụng với các phi kim ở dạng rắn, to) tạo hợp chất của phim kim ứng với số oxh cao nhất.
C + 2H2SO4 CO2 + 2SO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 3SO2 + 2H2O
Tác dụng với một số chất có tính khử
FeO + H2SO4 Fe2 (SO4)3+ SO2 + 4H2O
HBr + H2SO4 Br2 + SO2 + 2H2O
Hút nươc của 1 số chất hữu cơ:
C12H22O11 + H2SO4(đ) → 12C + H2SO4.11H2O
c/ Ứng dụng
- Axit sunfuric là hoá chất hàng đầu được dùng trong nhiều ngành sản xuất. Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H2SO4.
- Axit sunfuric được dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dược phẩm, chế biến dầu mỏ...
d/ Sản xuất axit sunfuric
Axit sunfuric được sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp tiếp xúc. Phương pháp này có 3 công đoạn chính:
- Sản xuất lưu huỳnh đioxit (SO2)
Phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu có sẵn, người ta đi từ nguyên liệu ban đầu là lưu huỳnh hoặc pirit sắt FeS2
- Đốt cháy lưu huỳnh:
S + O2 SO2
- Đốt quặng pirit sắt FeS2
4FeS2+ 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
- Sản xuất lưu huỳnh trioxit (SO3)
Oxi hoá SO2 bằng khí oxi hoặc không khí dư ở nhiệt độ 450 – 500oC, chất xúc tác là vanađi(V) oxit V2O5:
2SO2 + O2 2SO3
- Hấp thụ SO3 bằng H2SO4
Dùng H2SO4 98% hấp thụ SO3, được oleum H2SO4 .nSO3:
H2SO4 + nSO3 → H2SO4 .nSO3
Sau đó dùng lượng nước thích hợp pha loãng oleum, được H2SO4 đặc:
H2SO4 .nSO3 + nH2O → (n + 1) H2SO4
5/ Muối sunfat và nhận biết ion sunfat
a/ Muối sunfat
Muối sunfat là muối của axir sunfuric. Có 2 loại muối sunfat:
- Muối trung hoà (muối sunfat) chứa ion sunfat SO. Phần lớn muối sunfat đều tan trừ BaSO4, SrSO4, PbSO4 không tan.