Cân bằng phương trình SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4

Cân bằng phương trình SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4
1. Cân bằng phương trình SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 + K2SO4 + H2SO4
Để phản ứng giữa SO2 và KMnO4 xảy ra, cần đảm bảo có điều kiện sau: - Có dung môi: H2SO4 loãng
Cân bằng phản ứng SO2 + KMnO4 + H2O theo thăng bằng electron:
Xác định sự thay đổi số oxi hóa như sau:
S+4O2 + KMn+7O4 + H2O → Mn+2SO4 + K2S+6O4 + H2S+6O4 Quá trình oxi hóa: 5x S+4 → S+6 + 2e Quá trình khử: 2x Mn+7 +5e → Mn+2
Khi Đặt hệ số cân bằng, ta được phương trình phản ứng:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
2. Tìm hiểu về SO2 và KMNO4 2.1. Tìm hiểu về SO2 a. Khái niệm:
Công thức hóa học của khí lưu huỳnh là SO2, và nó thường được gọi là
sulfur dioxide (hoặc còn được biết đến là anhydrit lưu huỳnh). Đây là sản
phẩm chính của quá trình đốt cháy lưu huỳnh.
SO2, còn được gọi là axit sunfurơ, được tạo ra thông qua quá trình đốt cháy
các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, hoặc trong quá trình
nấu chảy các loại quặng nhôm, đồng, kẽm, chì và sắt. b. Nguồn gốc:
- Trong tự nhiên, SO2 tồn tại dưới nhiều hình thức. Khi có sự xuất hiện của
ngọn lửa, việc cháy gỗ và các vật liệu hữu cơ khác tạo ra nhiệt độ cao và làm
phát sinh dung nham nóng cùng với khói, trong đó có khí SO2. Hơn nữa, các
quá trình tự nhiên như phân hủy hữu cơ và tương tác hóa học giữa các hợp
chất tự nhiên cũng có thể tạo ra SO2. Ví dụ, trong các hợp chất sinh học tự
nhiên, có thể chứa một lượng nhỏ lưu huỳnh, và khi chúng phân hủy, khí SO2
và lưu huỳnh oxit được sản xuất.
- Tuy nhiên, hoạt động của con người đã tạo ra một nguồn phát thải SO2
đáng kể. Các nhà máy hoạt động hàng ngày, như nhà máy lọc dầu, nhà máy
luyện kim, nhà máy sản xuất xi măng và các ngành công nghiệp khác, sản
xuất ra khói thải chứa SO2. Các phương tiện vận chuyển như ô tô, xe máy và
máy bay cũng tạo ra khí SO2. Thậm chí việc đốt rác, gỗ, than, và đốt rừng cũng tạo ra khí SO2.
- Ngoài ra, các hoạt động cá nhân như hút thuốc lá và sử dụng các thiết bị sử
dụng gas làm chất đốt trong môi trường thiếu khí cũng là nguồn phát thải SO2.
- Hiện nay, toàn cầu mỗi năm tiêu thụ khoảng 2 tỷ tấn than và gần 1 tỷ tấn
xăng dầu. Nếu lượng lưu huỳnh-S trong các nguồn này chiếm khoảng 1%, thì
lượng SO2 thải vào khí thải là khoảng 60 triệu tấn/năm. Điều này đã góp
phần làm trở thành một vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường, đe dọa
sự sống trên Trái đất.
c. Tính chất vật lí và tính chất hóa học: - Tính chất vật lý:
Khí lưu huỳnh, còn được gọi là SO2, là một chất khí vô màu, có khối lượng
riêng cao hơn không khí. Nó có mùi khá khó chịu, là một chất khí độc hại, và
có khả năng hòa tan trong nước.
Nhiệt độ sôi của SO2 là -72,4 độ C và nhiệt độ đóng đáy là -10 độ C. SO2
cũng là một chất khử mạnh. Ngoài ra, nó có khả năng làm bay hơi nước và
làm mất màu dung dịch brom và giấy chứa thuốc thử phenolphthalein.
SO2 tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3. - Tính chất hóa học:
Lưu huỳnh đioxit (SO2) còn được biết đến là một oxit axit. Khi SO2 tiếp xúc
với nước, nó tạo thành dung dịch axit sunfuric (H2SO3).
Phương trình phản ứng với nước trong phòng thí nghiệm là: SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 là một axit yếu, mạnh hơn axit sunfuric, nhưng không ổn định và có
thể phân hủy thành SO2 và H2O. SO2 cũng có khả năng phản ứng với dung
dịch bazơ để tạo ra hai loại muối: muối trung tính như Na2SO3 chứa ion
sunfit (SO3) và muối axit như NaHSO3 chứa ion hiđrosunfit (HSO3).
Trong hợp chất SO2, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa +4, và nó có khả
năng tham gia vào các phản ứng oxi hóa khử, có thể bị khử hoặc bị oxi hóa.
- Tính chất oxi hóa và khử:
SO2 có khả năng thể hiện tính chất oxi hóa và khử. Nó có thể tác động như
một chất khử khi phản ứng với các chất oxi hóa mạnh như halogen hoặc thuốc tím. Ví dụ:
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
Tuy nhiên, SO2 cũng có thể thể hiện tính chất oxi hóa khi phản ứng với các
chất khử mạnh hơn như H2S hoặc Mg. Ví dụ: SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O SO2 + 2Mg → S + 2MgO ​ d. Tác hại của SO2
- Tác động của khí lưu huỳnh đối với sức khỏe con người:
Tiếp xúc trực tiếp với khí lưu huỳnh có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe.
Nó có thể gây ra các triệu chứng như khó thở, sưng nặng ở niêm mạc họng,
và các triệu chứng khác như viêm phổi, nhiễm trùng đường hô hấp và nhiễm
trùng mắt. Đặc biệt, khi khí lưu huỳnh kết hợp với nước (H2O) và oxi (O2), nó
tạo ra phản ứng hóa học tạo thành axit sunfuric (H2SO4). Nếu axit sunfuric
này đi vào cơ thể, nó có thể gây bệnh tật trong hệ hô hấp và gây giảm hiệu
suất của năng lượng dự kiến trong máu, ảnh hưởng đến quá trình chuyển
hóa đường và protein, và có thể gây thiếu hụt vitamin. Phản ứng này cũng có
thể dẫn đến tắc nghẽn mạch máu và suy giảm khả năng lưu thông oxy đến các tế bào hồng cầu.
- Tác động của khí lưu huỳnh đối với môi trường:
Sulfur dioxide (SO2) được xem là một tác nhân gây hại đáng kể cho môi
trường. Nguồn gốc chính của khí SO2 gắn liền với con người hiện nay là từ
khí thải của các nguồn như khói thuốc lá, khí thải từ các nhà máy, hệ thống
sưởi ấm, và xe cộ. Khí này gây ra ô nhiễm khí quyển, góp phần vào hiện
tượng mưa axit, gây ăn mòn công trình, gây hại cho cây cối và động thực vật.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mặc dù SO2 gây hại cho môi trường và sức khỏe
con người, nó cũng có những ứng dụng quan trọng trong sản xuất công nghiệp. 2.2. Tìm hiểu về KMNO4 a. Khái niệm:
Kali Permanganat, được gọi tắt là KMnO4, là một hợp chất hóa học vô cơ.
Khi hòa tan trong nước, nó tạo thành dung dịch màu tím, do đó thường được
gọi là thuốc tím. KMnO4 là một chất oxi hóa mạnh và không gây hại cho sản
phẩm cuối cùng trong các phản ứng hóa học. Thường được sản xuất từ các
chất khác, chẳng hạn như oxit mangan.
Nhà hóa học người Đức Johann Rudolf Glauber là người đầu tiên phát hiện
KMnO4 vào năm 1659. Hợp chất này hòa tan trong nước và gồm hai ion: ion
kali (K+) và ion permanganat (MnO4-).
b. Tính chất vật lý và tinh chất hóa học: * Tính chất vật lý:
- KMnO4 là một chất rắn kết tinh không mùi, có màu từ tím đến đỏ tươi.
- Nó hòa tan trong nước, axeton, axit acetic, metanol và pyridin.
- Tan nhanh trong ethanol và các dung môi hữu ích.
- Nó có mật độ là 2,7g/ml và khối lượng mol của nó là 158,034g/mol.
- Điểm nóng chảy cao là 2400 ℃.
- Nó chủ yếu được tìm thấy ở dạng bột, tinh thể hoặc viên nén.
- Điểm nhiệt độ sôi là 100℃.
- Chỉ số oxy hóa của nó là +7.
- Cấu trúc phân tử của KMnO4: Kali permanganat là một hợp chất ion bao
gồm cation kali (K+) và anion permanganat (MnO4-). Trong anion
permanganat (MnO4-), nguyên tử mangan kết nối với bốn nguyên tử oxy qua
ba liên kết đôi và một liên kết đơn. Trạng thái oxy hóa của nguyên tử mangan
trong muối này là +7. Cấu trúc phân tử của KMnO4 rắn, mỗi phân tử MnO4- có hình dạng tứ diện.
* Tính chất hóa học của thuốc tím:
- Kali permanganat là một chất oxi hóa mạnh và có thể được sử dụng làm
chất oxi hóa trong nhiều loại phản ứng hóa học.
- Khả năng oxi hóa của KMnO4 thể hiện khi thực hiện phản ứng oxi hóa khử,
trong đó dung dịch màu tím sẫm chuyển sang không màu và sau đó biến thành dung dịch màu nâu.
- Phản ứng oxi hóa khử của KMnO4 có thể được thực hiện trong môi trường axit hoặc bazơ.
​ 3. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Phương pháp nào dưới đây được sử dụng để điều chế khí
sunfua trong phòng thí nghiệm?
A. Đốt lưu huỳnh trong không khí.
B. Cho dung dịch K2SO3 tác dụng với H2SO4 đặc.
C. Cho tinh thể K2SO3 tác dụng với H2SO4 đặc.
D. Đốt cháy khí H2S trong không khí. Đáp án C
Giải thích: Trong phòng thí nghiệm, khí SO2 thường được điều chế bằng
cách cho tinh thể K2SO3 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc. Phản ứng hóa học là:
K2SO3 (rắn) + H2SO4 (dung dịch) → K2SO4 (dung dịch) + H2O (lỏng) + SO2 (khí)
A. Đốt lưu huỳnh trong không khí là phương pháp điều chế SO2 trong công nghiệp.
B. Sự lựa chọn này là không chính xác vì K2SO3 thường phải được sử dụng
ở dạng tinh thể chứ không phải dung dịch.
D. Đốt cháy khí H2S trong không khí không liên quan đến điều chế SO2 trong phòng thí nghiệm.
Câu 2. Thuốc thử nào dưới đây được sử dụng để phân biệt giữa khí H2S và khí CO2? A. Dung dịch HCl. B. Dung dịch Pb(NO3)2. C. Dung dịch K2SO4. D. Dung dịch NaCl. Đáp án B
Giải thích: Để phân biệt giữa khí H2S và khí CO2, chúng ta sử dụng dung
dịch Pb(NO3)2. Khí H2S tạo thành kết tủa đen PbS trong khi khí CO2 không gây hiện tượng này. Phản ứng hóa học:
H2S + Pb(NO3)2 → PbS (kết tủa đen) + 2HNO3
A. Dung dịch HCl không thể phân biệt giữa H2S và CO2.
C. Dung dịch K2SO4 không thích hợp cho mục đích này.
D. Dung dịch NaCl cũng không phải là thuốc thử phân biệt giữa H2S và CO2.
Câu 3. Dãy chất nào trong các dãy sau đây bao gồm các chất thể hiện
tính chất oxi hóa khi phản ứng với SO2?
A. Dung dịch BaCl2, CaO, nước brom.
B. Dung dịch NaOH, O2, dung dịch KMnO4.
C. O2, nước brom, dung dịch KMnO4. D. H2S, O2, nước brom. Đáp án C
Giải thích: Các chất trong dãy C thể hiện tính chất oxi hóa khi phản ứng với
SO2. SO2 có thể oxi hóa thành SO3 trong phản ứng với O2 và có thể tác
động với nước brom (Br2) và dung dịch KMnO4 trong các phản ứng oxi hóa. Phản ứng hóa học: 1. 2SO2 + O2 → 2SO3
2. SO2 + Br2 + 2H2O → 2HBr + H2SO4
3. 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
A. Dung dịch BaCl2 và CaO không phản ứng oxi hóa với SO2.
B. Dung dịch NaOH không thể hiện tính chất oxi hóa trong phản ứng với SO2.
D. Khí H2S không liên quan đến phản ứng oxi hóa của SO2.
Document Outline

• Cân bằng phương trình SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4 +
  • 1. Cân bằng phương trình SO2 + KMnO4 + H2O → MnSO4
  • 2. Tìm hiểu về SO2 và KMNO4
    • 2.1. Tìm hiểu về SO2
    • 2.2. Tìm hiểu về KMNO4
  • ​3. Bài tập vận dụng liên quan