Tóm tắt lý thuyết 1. Vị trí, cấu hình electron nguyên tử Vị trí của nguyên tố S: Z = 16 Chu kì 3 Nhóm VI A Cấu hình e : 1s22s22p63s23p4 Có 6 e ở lớp ngoài cùng Có 2 e độc thân 2. Tính chất vật lí 2.1. Hai dạng thù hình của lưu huỳnh Dạng thù hình là những đơn chất khác nhau của 1 nguyên tố hóa học. Ví dụ: O2 và O3. Các dạng thù hình của S không tan trong nước nhưng tan nhiều trong benzen, dầu hỏa. Hình 1: 2 dạng thù hình của lưu huỳnh Cấu tạo tinh thể và tính chất vật líLưu huỳnh tà phương (Sα)Lưu huỳnh đơn tà (Sβ)Kết luậnCấu tạo tinh thểCấu tạo khác nhauKhối lượng riêng2,07g/cm31,96g/cm3Sα > SβNhiệt độ nóng chảy1130C1190CSα < SβNhiệt độ bền< 95,50C95,50C → 1190C Sα < Sβ Kết luận: Hai dạng thù hình của S có cấu tạo tinh thể và một số tính chất vật lí khác nhau nhưng tính chất hóa học giống nhau. 2.2.Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lí Nhiệt độTrạng tháiMàuCấu tạo phân tử<1130RắnVàngS8, mạch vòng tinh thể Sβ - Sα1190LỏngVàngS8, mạch vòng linh hoạt>1870QuánhNâu đỏS8 vòng → chuỗi S8 → Sn>4450 14000 17000Hơi Hơi HơiDa camS6, S4 S2 S3. Tính chất hóa học Cấu hình electron của S: 1s22s22p63s23p4 S khi tham gia phản ứng với kim loại hoặc Hidro, số oxi hóa của S sẽ giảm từ 0 xuống -2. S khi tham gia phản ứng với phi kim hoạt động mạnh hơn như Oxi, Clo, Flo ... số oxi hóa của S tăng từ 0 lên +4 hoặc + 6 3.1. Lưu huỳnh tác dụng với kim loại và hiđro ⇒ Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh tác dụng với nhiều kim loại tạo ra muối sunfua và với hiđro tạo ra khí hiđrosunfua, S thể hiện tính oxi hóa. Hình 1: Khi nhiệt kế vỡ, có thể sử dụng bột lưu huỳnh để tạo muối với thủy ngân,tránh hơi thủy ngân gây độc. 3.2. Lưu huỳnh tác dụng với phi kim ⇒ Ở nhiệt độ thích hợp, lưu huỳnh tác dụng với một số phi kim mạnh hơn, S thể hiện tính khử. 3.3. Lưu huỳnh tác dụng với các axit có tính oxi hóa Video 1: Phản ứng giữa lưu huỳnh và axit nitric đặc nóng (chứng minh phản ứng có xảy ra bằng cách nhỏ vài giọt dd BaCl2 thấy kết tủa màu trắng của BaSO4 ⇒ Lưu huỳnh tác dụng được với các axit có tính oxi hóa, S thể hiện tính khử. 3.4. Kết luận S vừa thể hiện tính oxi hóa (tác dụng với kim loại và hiđro) vừa thể hiện tính khử (tác dụng với phi kim mạnh hơn và axit có tính oxi hóa). Giải thích: S có 6 e ở lớp ngoài cùng, nó giống như O, dễ dàng nhận 2 e để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm. Độ âm điện của S là 2,58. Do đó S thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử (kim loại, hiđro). Mặt khác, S thuộc chu kì 3 nên lớp ngoài cùng có thêm phân lớp 3d trống. Trong các phản ứng, S có thể ở trạng thái kích thích và có thể có 4, 6 e độc thân và S dễ dàng cho 4 hoặc 6 e. Do đó S thể hiện tính khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa (phi kim mạnh hơn, một số axit). S có các số oxi hóa: -2, 0, +4, +6 4. Ứng dụng của lưu huỳnh Lưu huỳnh có nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp: 90% lượng lưu huỳnh khai tác được dùng để sản xuất H2SO4. 10% lượng lưu huỳnh còn lại được dùng để: Lưu hóa cao su; Sản xuất diêm, dược phẩm, phẩm nhuộm, chất trừ sâu, diệt nấm... S còn là 1 nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sống, S là thành phần của phân bón cho công nghiệp... Ngoài ra, S cùng với C, KNO3 với tỉ lệ thích hợp được dùng để sản xuất ra thuốc súng đen. Phương trình phản ứng: S + 3C + 2KNO3 → K2S + 3CO2 + N2 Hình 2: Ứng dụng của lưu huỳnh5. Trạng thái tự nhiên và sản xuất lưu huỳnh Trạng thái tự nhiên của S: Dạng đơn chất: ở các mỏ lưu huỳnh, các mỏ chủ yếu tập trung gần các miệng núi lửa, suối nước nóng… Dạng hợp chất: muối sunfat, muối sunfua… Khai thác lưu huỳnh từ các mỏ lưu huỳnh: người ta dùng thiết bị đặc biệt để nén nước siêu nóng (1700C) vào mỏ làm lưu huỳnh nóng chảy và đẩy lên mặt đất. Sau đó lưu huỳnh được tách ra khỏi các tạp chất. 2 H2S + O2(thiếu) 2 H2O + 2 S 2 H2S + SO2 → 2 H2O + 3 S Hình 3: Thiết bi khai thác lưu huỳnh (phương pháp Frasch)6. Tổng kết Hình 4: Sơ đồ tư duy bài lưu huỳnhBài tập minh họa Bài 1: Vì sao nên hạn chế sử dụng măng khô, đũa dùng một lần, tăm tre? Hướng dẫn: Măng khô, đũa dùng 1 lần, tăm tre thường được xông lưu huỳnh để diệt mốc, ngăn chặn mốc phát triển. Lưu huỳnh gây bệnh đường hô hấp. Quá trình xông thường sinh khí SO2 có mùi khó chịu – đó chính là khí độc, có ảnh hưởng tới môi trường, sức khỏe của người chế biến và người sống xung quanh. Bài 2: Đun nóng hỗn hợp gồm 11,2g bột sắt và 3,2g bột lưu huỳnh, cho sản phẩm tạo thành vào 500ml dung dịch HCl thu đc hỗn hợp khí và dd A. Để trung hòa HCl còn dư trong dd A phải dùng 250ml dung dịch NaOH 0,1M. Tính nồng độ mol/l của dd HCl đã dùng. Hướng dẫn: Phương trình phản ứng: Fe + S → FeS (1) FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S (2) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (3) HCl + NaOH →NaCl + H2O (4) Số mol của sắt và lưu huỳnh là: nFe=0,2 mol, nS =0,1 mol. Phản ứng xảy ra thu được 0,1mol FeS và 0,1mol Fe dư . Phương trình (4) nNaOH = nHCl . Vậy nHCl đã dùng là = 2nFeS + 2nFe dư + nNaOH = 0,2 + 0,2 + 0,025 = 0,425 mol Vậy CM (HCl) = n/ v = 0,425/0,5 = 0,85M Bài 3: Cho sản phẩm tạo thành khi đun nóng hỗn hợp gồm 5,6g bột Fe và 1,6g bột S vào 500ml dd HCl thì thu được hỗn hợp khí bay ra và 1 dd B. Hiệu suất phản ứng là 100%. a) Tính thành phần phần trăm về thể tích mỗi khí trong hh khí b) Để trung hoà HCl còn thừa trong dd A phải dùng 125ml dd NaOH 0,1M. Tính CM HCl đã dùng. Hướng dẫn: Tính số mol từng chất nFe = 0,1 mol nS = 0,05 mol Fe + S $\overset{t^0}{\rightarrow}$ FeS ⇒ S hết, Fe dư nFe(dư) = 0,05mol Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 0,05....0,1 ..............0,05 FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S 0,05......0,1.................0,05 ⇒ Vhh khí =22,4 . 0,1 = 2,24 lit ⇒ Thành phần phần trăn từng khí là 50% H2S và 50% H2 b) nNaOH = 0,0125mol NaOH + HCl → NaCl + H2O 0,0125 0,0125 Ta có số mol HCl là =0,1+0,1+0,0125=0,2125,ol ⇒ CMHCl = 0,2125/0,5 = 0,425M
