Tính chất của Sulfur, SO₂, H₂SO₄ đặc và sự chuyển hóa các số oxi hóa của lưu huỳnh

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2H₂SO₄(đặc) + Cu =Δ= CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Giải thích chuẩn SGK: Bốn thí nghiệm trọng tâm của chương Lưu huỳnh và hợp chất được bố trí trên cùng một bàn thực hành: S tác dụng với Fe, H₂SO₄ đặc tác dụng với Cu, ba phép thử tính chất của SO₂, và phản ứng giữa S(−2) với S(+4) tạo S(0).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Trọng tâm kiểm tra: Mối liên hệ giữa số oxi hóa và phân loại hợp chất chứa lưu huỳnh (H₂S / S / SO₂ / H₂SO₄).

Phương trình / Quy luật áp dụng: S + Fe =Δ= FeS

Giải thích chuẩn SGK: Lưu huỳnh hóa hợp trực tiếp với sắt tạo thành iron(II) sulfide (FeS): S giảm từ 0 xuống −2, Fe tăng từ 0 lên +2, do đó S là chất oxi hóa và Fe là chất khử. Lưu huỳnh có tính chất hóa học khá hoạt động, có thể tác dụng với nhiều kim loại và phi kim.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Lưu huỳnh tác dụng với kim loại có nhiều số oxi hóa (đưa Fe lên mức oxi hóa +2 tạo FeS); trong phản ứng này S đóng vai trò chất oxi hóa.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2H₂SO₄(đặc) + Cu =Δ= CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Giải thích chuẩn SGK: Khi đun nóng, H₂SO₄ đặc oxi hóa đồng: Một phân tử H₂SO₄ bị khử thành SO₂ (S giảm từ +6 xuống +4), một phân tử đóng vai trò acid tạo muối CuSO₄. Khí SO₂ thoát ra kết hợp với phẩm hồng tạo thành hợp chất không màu kém bền làm dung dịch mất màu — chứng minh tính oxi hóa mạnh của H₂SO₄ đặc.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Phương trình và tỉ lệ mol H₂SO₄ đóng vai trò oxi hóa / tạo muối khi phản ứng với Cu; hiện tượng SO₂ làm mất màu dung dịch phẩm hồng.

Phương trình / Quy luật áp dụng: H₂SO₄(loãng) + Cu: Không phản ứng　|　2H₂SO₄(đặc) + Cu =Δ= CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Giải thích chuẩn SGK: Đồng không phản ứng với H₂SO₄ loãng dù có đun nóng; chỉ có H₂SO₄ đặc khi đun nóng mới oxi hóa được đồng và giải phóng SO₂.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Điều kiện để Cu tác dụng với H₂SO₄ (đặc, nóng); tại sao Cu không tan trong H₂SO₄ loãng; tại sao điều chế H₂ trong phòng thí nghiệm dùng H₂SO₄ loãng mà không dùng H₂SO₄ đặc.

Phương trình / Quy luật áp dụng: SO₂ + Chất màu hữu cơ ⇌ Hợp chất không màu kém bền

Giải thích chuẩn SGK: Tác dụng tẩy màu của sulfur dioxide là do SO₂ kết hợp với một số chất có màu tạo thành hợp chất không màu kém bền; khi đun nóng các hợp chất này dễ phân hủy nên chất màu phục hồi lại màu sắc ban đầu.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Phân biệt cơ chế tẩy màu của SO₂ (hóa hợp thuận nghịch, tạm thời) với HClO/nước chlorine (oxi hóa bất thuận nghịch, vĩnh viễn).

Phương trình / Quy luật áp dụng: SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃　|　5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄ (S: +4 → +6)

Giải thích chuẩn SGK: Quỳ tím hóa đỏ vì SO₂ tác dụng với nước tạo thành sulfurous acid (H₂SO₃) có tính acid, nhưng SO₂ không tẩy màu được quỳ tím. KMnO₄ là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa S(+4) lên S(+6) làm dung dịch mất màu tím — chứng minh tính khử của SO₂.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Ba hiện tượng khác nhau khi sục SO₂ vào phẩm hồng, quỳ tím và dung dịch KMnO₄; tính khử, độc tính và cách xử lý khí thải SO₂.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2Na₂S + H₂SO₃ + 2H₂SO₄ → 3S↓ + 2Na₂SO₄ + 3H₂O (vẩn đục màu vàng nhạt)

Giải thích chuẩn SGK: Ion S²⁻ ở mức số oxi hóa thấp nhất chỉ có tính khử (−2 → 0, nhường 2e), còn S(+4) trong H₂SO₃ thể hiện tính oxi hóa (+4 → 0, nhận 4e) — bảo toàn electron đòi hỏi 2 ion S²⁻ phản ứng với 1 phân tử H₂SO₃ để cùng tạo thành đơn chất S(0).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Sự chuyển hóa qua lại giữa các hợp chất chứa lưu huỳnh có số oxi hóa khác nhau; bảo toàn electron trong phản ứng giữa S(−2) và S(+4) (tỉ lệ 2 : 1).

Phương trình / Quy luật áp dụng: S: −2 / 0 / +4 / +6

Giải thích chuẩn SGK: Các số oxi hóa phổ biến của lưu huỳnh là −2, 0, +4 và +6, có thể chuyển hóa lẫn nhau thông qua các phản ứng oxi hóa - khử: Dùng chất oxi hóa để đưa S từ mức thấp lên mức cao, dùng chất khử để đưa S từ mức cao xuống mức thấp. Mọi thí nghiệm trong 7 bước trước đều nằm trên sơ đồ chuyển hóa này.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Cấu trúc đạt điểm tối đa: Số oxi hóa → Tác nhân oxi hóa/khử → Hiện tượng thực nghiệm tương ứng.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2H₂SO₄(đặc) + Cu =Δ= CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Giải thích chuẩn SGK: Tổng kết thực hành: Phản ứng giữa H₂SO₄ và Cu đòi hỏi đồng thời acid đặc, đun nóng và xử lý khí thải SO₂; thiếu bất kỳ điều kiện nào thí nghiệm cũng không đạt yêu cầu.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Quy trình chuẩn: H₂SO₄ đặc + Đun nóng + Sục đủ lượng SO₂ + Nút bông tẩm kiềm hấp thụ khí thải.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Chất oxi hóa, số oxi hóa của S giảm từ 0 xuống −2. Phương trình phản ứng: Fe + S = FeS. Nguyên tử lưu huỳnh nhận 2 electron để tạo thành ion sulfide có số oxi hóa −2; do đó số oxi hóa của S giảm từ 0 xuống −2, S nhận electron và đóng vai trò là chất oxi hóa, còn Fe bị oxi hóa lên +2.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Dùng H₂SO₄ đặc và đun nóng. Khi đun nóng, H₂SO₄ đặc phản ứng với đồng tạo thành copper(II) sulfate, sulfur dioxide và nước: 2H₂SO₄(đặc) + Cu = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O. Dung dịch H₂SO₄ loãng không phản ứng với đồng.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: SO₂ kết hợp với phẩm hồng tạo hợp chất không màu kém bền, khi đun nóng hợp chất này phân hủy trả lại màu ban đầu. Tác dụng tẩy màu của SO₂ là do nó kết hợp với một số chất màu hữu cơ tạo thành hợp chất không màu kém bền; các hợp chất này dễ bị phân hủy khi đun nóng làm phục hồi màu sắc ban đầu. Đây chính là điểm khác biệt giữa tính tẩy màu của SO₂ (thuận nghịch) và nước chlorine (bất thuận nghịch).

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Quỳ tím chỉ hóa đỏ chứ không mất màu; dung dịch KMnO₄ bị mất màu tím. SO₂ tan trong nước tạo thành H₂SO₃ có tính acid nên làm quỳ tím hóa đỏ, nhưng SO₂ không tẩy màu được quỳ tím. Trong khi đó, SO₂ làm mất màu tím của dung dịch KMnO₄ do SO₂ thể hiện tính khử (S bị oxi hóa từ +4 lên +6).

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: 2 : 1. Theo bảo toàn electron: Mỗi ion S²⁻ tăng số oxi hóa từ −2 lên 0 (nhường 2 electron); mỗi nguyên tử S trong H₂SO₃ giảm số oxi hóa từ +4 xuống 0 (nhận 4 electron). Do đó n(S²⁻) : n(H₂SO₃) = 4 : 2 = 2 : 1.