BÀI 7: SULFUR VÀ SULFUR DIOXIDE
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 7: SULFUR VÀ SULFUR DIOXIDE
Mục tiêu
Mục tiêu
- Nêu được các trạng thái tự nhiên của nguyên tố sulfur. - Trình bày được cấu tạo, tính chất vật lí, hoá học cơ bản và ứng dụng của sulfur đơn chất. - Thực hiện được thí nghiệm chứng mình sulfur đơn chất vừa có tính oxi hoá vừa có tính khử. - Trình bày được tính oxi hoá, tính khử và ứng dụng của sulfur dioxide. - Trình bày được sự hình thành sulfur dioxide do tác động của con người, tự nhiên, tác hại của sulfur dioxide và một số biện pháp làm giảm thiểu lượng sulfur dioxide thải vào không khí.
MỤC TIÊU
Sulfur
Trạng thái tự nhiên
I. SULFUR
1. Trạng thái tự nhiên
- Sulfur (lưu huỳnh) là nguyên tố phổ biến thứ 17 trên vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 0,03 – 0,1% khối lượng, tồn tại ở bốn dạng đồng vị bền. Trong tự nhiên, đơn chất sulfur được phân bố ở vùng lân cận núi lửa và suối nước nóng,... Hợp chất sulfur gồm các khoáng vật sulfide, sulfate, protein,… - Sulfur được giải phóng ra khỏi lõi Trái Đất chủ yếu ở dạng sulfur dioxide và hydrogen sulfide khi núi lửa hoạt động. Sau đó, hydrogen sulfide chuyển hoá thành muối sulfide ít tan (tạo thành các khoáng vật pyrite, chalcopyrite,...) và sulfur dioxide chuyển hoá thành muối sulfate của calcium, barium (tạo thành các khoáng vật như thạch cao). - Trong cơ thể người, sulfur chiếm khoảng 0,2% khối lượng, có trong thành phần nhiều protein và enzyme.
Hình ảnh sulfur
Ảnh
Ảnh
Hoạt động 1
2. Cấu tạo nguyên tử, phân tử
a) Cấu tạo nguyên tử
Hoạt động 1 trang 43 Hóa học 11: Viết cấu hình electron của nguyên tử S (Z = 16) và biểu diễn sự phân bố electron vào các ô orbital.
Lời giải: Cấu hình electron nguyên tử sulfur là Latex(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4). Viết gọn: Latex([Ne]3s^2 3p^4). Biểu diễn sự phân bố electron vào các ô orbital:
Ảnh
Cấu tạo nguyên tử
Nguyên tố sulfur ở ô số 16, nhóm VIA, chu kì 3 trong bảng tuần hoàn. Nguyên tử sulfur có độ âm điện là 2,58. Sulfur có tính phi kim. Sulfur tạo ra nhiều hợp chất với các số oxi hoá khác nhau từ –2 đến +6 Ví dụ: Latex(H_2S, SO_2, SO_3)....
Cấu tạo phân tử
b) Cấu tạo phân tử Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử (S8) có dạng vòng khép kín. Mỗi nguyên tử sulfur liên kết với hai nguyên tử bên cạnh bằng hai liên kết cộng hoá trị không phân cực. Liên kết S-S có năng lượng liên kết bằng 226 kJ/mol và độ dài liên kết là 205 pm. Trong phản ứng hoá học, phân tử sulfur được viết đơn giản là S.
Ảnh
Tính chất vật lí
3. Tính chất vật lí
Đơn chất sulfur có hai dạng thù hình: dạng tà phương (bền ở nhiệt độ thường) và dạng đơn tà. Sulfur không tan trong nước, ít tan trong alcohol, tan nhiều trong carbon disulfide. Sulfur nóng chảy ở Latex(113^oC) và sôi ở Latex(445^oC).
Thí nghiệm tr44
Thí nghiệm trang 44 Hóa học 11: Sulfur tác dụng với sắt (iron)
Lời giải: Hiện tượng: Khi đốt nóng hỗn hợp, lưu huỳnh nóng chảy, tiếp theo hỗn hợp cháy sáng và chuyển thành hợp chất màu đen, phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Dự đoán sản phẩm tạo thành là muối iron(II) sulfide. Phương trình hoá học: Vậy trong phản ứng này, Fe đóng vai trò là chất khử còn S đóng vai trò là chất oxi hoá.
Ảnh
Tác dụng với hydrogen và kim loại
4. Tính chất hoá học
a) Tác dụng với hydrogen và kim loại Ở nhiệt độ cao, sulfur tác dụng với hydrogen tạo thành hydrogen sulfide: Sulfur tác dụng với thuỷ ngân (mercury) ngay ở nhiệt độ thường, tác dụng với nhiều kim loại khác ở nhiệt độ cao, tạo thành muối sulfide: Phản ứng của mercury với sulfur được sử dụng để xử lí mercury rơi vãi.
Ảnh
Ảnh
Thí nghiệm tr45
Thí nghiệm trang 45 Hóa học 11: Sulfur tác dụng với oxygen
Lời giải: 1. Phương trình hoá học: Chất khử: S; chất oxi hoá: Latex(O_2). 2. Sulfur cháy trong không khí với ngọn lửa nhỏ, màu xanh nhạt; cháy trong không khí mãnh liệt hơn.
Ảnh
Tác dụng với phi kim
b) Tác dụng với phi kim Ở nhiệt độ thích hợp, sulfur tác dụng với một số phi kim như fluorine, oxygen … Ví dụ:
Ảnh
Ứng dụng
5. Ứng dụng
Ảnh
Sulfur dioxide
Tính chất vật lí
II. SULFUR DIOXIDE
1. Tính chất vật lí
Ở điều kiện thường, sulfur dioxide (Latex(SO_2)) là chất khí không màu, nặng hơn không khí, mùi hắc, tan nhiều trong nước (ở Latex(20^oC), 1 lít nước hoà tan được 40 lít khí sulfur dioxide). Sulfur dioxide là khí độc, hít thở không khí chứa sulfur dioxide vượt ngưỡng cho phép sẽ gây viêm đường hô hấp.
Tính chất hóa học (HĐ 1 tr46)
2. Tính chất hóa học
Hoạt động 1 trang 46 Hóa học 11: Sulfur dioxide là oxide acid (acidic oxide). Viết phương trình hoá học minh hoạ.
Lời giải: Phương trình minh hoạ:
Ảnh
Tính oxi hóa và tính khử
Sulfur dioxide tác dụng với hydrogen sulfide tạo thành sulfur và nước. Latex(SO_2 + 2H_2S → 3S + 2H_2O) Trong thực tiễn, phản ứng trên được dùng để chuyển hoá hydrogen sulfide trong khí thiên nhiên thành sulfur.
a) Tính oxi hoá
b) Tính khử
Sulfur dioxide tác dụng với nitrogen dioxide (NO2) khi có xúc tác nitrogen oxide để chuyển hoá thành sulfur trioxide. Trong không khí, sulfur dioxide chuyển hoá thành sulfur trioxide, sau đó kết hợp với hơi nước tạo thành sulfuric acid. Đây là phản ứng giải thích quá trình hình thành mưa acid khi không khí bị ô nhiễm bởi sulfur dioxide.
Ảnh
Ứng dụng
3. Ứng dụng
Sulfur dioxide là chất trung gian quan trọng trong quá trình sản xuất sulfuric acid. Do có khả năng tẩy trắng và diệt khuẩn, sulfur dioxide được sử dụng để tẩy trắng bột giấy, khử màu trong sản xuất đường, chống nấm mốc cho sản phẩm mây tre đan,... Trong nghiên cứu, sulfur dioxide lỏng là một dung môi phân cực, được sử dụng để thực hiện nhiều phản ứng.
Ô nhiễm môi trường (nguồn phát sinh)
4. Sulfur dioxide và ô nhiễm môi trường a) Nguồn phát sinh sulfur dioxide Sulfur dioxide được sinh ra từ cả nguồn tự nhiên (khí thải núi lửa) và nguồn nhân tạo. Trên toàn thế giới, nguồn sulfur dioxide tự nhiên chiếm ưu thế, nhưng ở các khu vực đô thị và công nghiệp, nguồn nhân tạo chiếm ưu thế. Nguồn sulfur dioxide nhân tạo chủ yếu sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa tạp chất sulfur (than đá, dầu mỏ), đốt quặng sulfide (galen, blend) trong luyện kim, đốt sulfur và quặng pyrite trong sản xuất sulfuric acid,....
Ô nhiễm môi trường (tác hại, biện pháp)
b) Tác hại Sulfur dioxide là một trong các tác nhân làm ô nhiễm khí quyển, gây mưa acid và viêm đường hô hấp ở người...
c) Biện pháp cắt giảm phát thải sulfur dioxide vào khí quyển Dựa trên các nguồn phát sinh sulfur dioxide do hoạt động của con người, các biện pháp để cắt giảm sự phát thải khí này được đề xuất như sau: tăng cưởng sử dụng các nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch, năng lượng tái tạo; sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên; cải tiến công nghệ sản xuất, có biện pháp xử lí khí thải và tái chế các sản phẩm phụ có chứa sulfur.