1. Bài tập về SO₂, H₂S, SO₃ hoặc H₂SO₄ phản ứng với dung dịch kiềm

Bài toán 1: SO₂ + NaOH hoặc KOH

SO₂ + NaOH → NaHSO₃ (1)

SO₂ + 2NaOH → Na₂ SO₃ + H₂ O (2)

Lập tỉ lệ T =

T≤ 1 → chỉ xảy ra phản ứng (1) tức tạo muối NaHSO₃ (muối axit)

1<T<2 → xảy ra cả (1) và (2) tức tạo 2 muối NaHSO₃ và Na₂ SO₃

T≥ 2 → chỉ xảy ra phản ứng (2) tức tạo muối Na₂ SO₃ (muối trung hòa)

Bài toán 2: SO₂ + Ba(OH) ₂ /Ca(OH) ₂

SO₂ + Ba(OH) ₂ → BaSO₃ ↓+ H₂ O (1)

2SO₂ + Ba(OH) ₂ → Ba(HSO₃) ₂ (2)

Lập tỉ lệ T = 

T≤ 1 → chỉ xảy ra phản ứng (1) tức tạo muối BaSO₃ ↓

1<T<2 → xảy ra cả (1) và (2) tức tạo 2 muối BaSO₃↓ và Ba(HSO₃)₂

T≥ 2 → chỉ xảy ra phản ứng (2) tức tạo muối Ba(HSO₃) ₂ (muối tan, không tạo kết tủa)

• Ví dụ 1. Cho 80 gam SO₃ vào một cốc nước sau đó thêm nước vào đến vạch 0,5 lít thì dừng (gọi là dung dịch A).

  a) Tính nồng độ mol/l của dung dịch A.

  b) Cho 20 ml dung dịch A vào dung dịch BaCl₂ dư. Hãy tính khối lượng kết tủa thu được.

  c) Để trung hòa 20ml dung dịch KOH thì cần 10ml dung dịch A. Tính nồng độ mol/l của dung dịch KOH.

  Hướng dẫn:

  Ta có: n_SO3 = 80/80 = 1

  SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (1)

  (mol) 1 →                  1

  Từ (1) ⇒ 

  Phản ứng:

   

  H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ ↓+ 2HCl (2)

   

  (mol) 0,04 →      0,04

  Ta có: 

  Từ (2) ⇒n_BaSO4= 0,04(mol) ⇒ m_BaSO4=0,04 × 233=9,32 (gam)

  Ta có: 

      2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O (3)

  (mol) 0,04                           ←                           0,02

  Từ (3) ⇒ n_KOH = 0,04 (mol) ⇒

Ví dụ 2: Hấp thụ hoàn toàn 12,8g SO₂ vào 250 ml dung dịch NaOH 1M. Tính khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.

Hướng dẫn:

nSO₂ =  = 0,2 mol

nNaOH = 0,25.1 = 0,25 mol

1 < T =  = 1,25 < ; 2

→ Tạo 2 muối NaHSO₃ và Na₂ SO₃

PTHH:

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

x mol → x mol      x

SO₂ + 2NaOH → Na₂ SO₃ + H₂ O

y mol → 2y mol      y

→ m_NaHSO3sub> = 0,15. 104 = 15,6g

m_Na2O3 = 0,05 . 126 = 6,3g

Nhận xét : Có thể nhẩm nhanh trắc nghiệm: số mol 2 muối = số mol SO₂

n _Na2O3 = n_NaOH - n_SO2 = 0,25 – 0,2 = 0,05 mol

n _NaHSO3 = n_SO2 - n _Na2O3 = 0,2 – 0,05 = 0,15 mol

Ví dụ 3: Hấp thụ 6,72 lít khí SO₂ (đktc) vào 100 ml dung dịch Ba(OH) ₂ 2M. Tính khối lượng muối thu được

Hướng dẫn:

N_SO2 = 0,3 mol; n_Ba(OH)2 = 0,2 mol

1 < T = = 1,5 < 2

→ tạo 2 muối

Ba(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃ ↓+ H₂O

a mol →     a mol      a

Ba(OH) ₂ + 2SO₂ → Ba(HSO₃)₂

b mol →     2b               b

→ m_BaSO3 = 0,1 . 217 = 12,7g

m_Ba(HSO3)2 = 0,1.299 = 29,9g

Cách 2:

Ba(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃ ↓+ H₂O

x mol → x mol     → x mol

BaSO₃ + SO_2dư + H₂O → Ba(HSO₃) ₂

x mol → x mol

tạo kết tủa, khi dư SO₂, kết tủa bị hòa tan, để hòa tan hết kết tủa n_SO2 ít nhất = 2x= 2n_Ba(OH)2

Nếu lượng SO₂ không đủ để hòa tan hết kết tủa, thì kết tủa chỉ bị tan một phần tức tồn tại 2 muối BaSO₃ và Ba(HSO₃) ₂

Ba(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃ ↓+ H₂O

0,2 →     0,2                 0,2

BaSO₃ + SO_2dư + H₂O → Ba(HSO₃) ₂

0,1 ←      (0,3-0,2)                    → 0,1

N_{BaSO3còn lại} = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

Cách 3: Nhẩm trắc nghiệm: để hòa tan hết kết tủa n_SO2 = 2n_Ba(OH)2 , nếu lượng kết tủa chỉ bị tan một phần

N_SO2 = 2n_Ba(OH)2 - n_{kết tủa} (vì tỉ lệ số mol hòa tan kết tủa là 1:1)

→ n_{BaSO3còn lại} = 2n_Ba(OH)2 - n_SO2 = 2.0,2 – 0,3 = 0,1 mol

Số mol 2 muối = số mol Ba(OH) ₂ → n_Ba(HSO3)2 = n_Ba(OH)2 - n_{BaSO3còn lại} = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol

→ m_BaSO3 = 0,1 . 217 = 12,7g

M_Ba(HSO3)2 = 0,1.299 = 29,9g

Ví dụ 4: Hấp thụ V lít SO₂ (đktc) vào 300 ml dung dịch Ba(OH)₂ 1M thu được 21,7g kết tủa. Tính V

Hướng dẫn:

Trường hợp 1: Ba(OH) ₂dư, SO₂ hết , n_SO2 = n BaSO₃

Ba(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃ ↓+ H₂O

                     0,1 ←0,1

→ V_SO2 = 0,1. 22,4 = 2,24 lít

Trường hợp 2: Ba(OH) ₂hết, SO₂dư nhưng không hòa tan hết kết tủa ( kế t tủa chỉ tan một phần)

a(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃↓+ H₂O

0,1         0,1         ←0,1

Ba(OH) ₂ + 2SO₂ → Ba(HSO₃) ₂

( 0,3 – 0,1) → 0,4

→ n_SO2 = 0,1 + 0,4 = 0,5 mol

→ V_SO2 = 0,5. 22,4 = 11,2lít

(tính nhanh n_SO2 = 2n_Ba(OH)2 - n_↓ = 2. 0,3 – 0,1 = 0,5 mol)

Ví dụ 5: Dẫn khí SO₂ qua 200 ml dung dịch Ba(OH) ₂ aM thu được 21,7 g kết tủa, thêm tiếp dung dịch NaOH đến dư vào lại thu thêm 10,85 gam kết tủa nữa. Tính a

Hướng dẫn:

Thêm NaOH lại thu thêm kết tủa, chứng tỏ trong dung dịch tồn tại muối Ba(HSO₃) ₂, mà vẫn có kết tủa

→ tồn tại 2 muối

n↓(1) = = 0,1 mol

n↓(2) = = 0,05 mol

Ba(OH) ₂ + SO₂ → BaSO₃ ↓+ H₂O

0,1                               0,1

Ba(OH) ₂ + 2SO₂ → Ba(HSO₃) ₂

0,05                              ←0,05

Ba(HSO₃) ₂ + 2NaOH → BaSO₃ ↓ + Na₂SO₃ + 2H₂O

0,05                               ←0,05

nBa(OH)₂ = 0,1 + 0,05 = 0,15 mol → a = = 0,75M

Cách 2:  ↓ = 0,1 + 0,05 = 0,15 mol

Ba(OH) ₂ → BaSO₃

0,15           ←0,15

→ a = = 0,75M

Ví dụ 6. Trộn 200 ml dung dịch NaOH 1M với 150ml dung dich H₂SO₄ 1M. Hỏi sau khi phản ứng kết thúc khôi lượng muối thu được là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

Ta có: n_NaOH =0,2 × 1=0,2(mol); n_H2SO4= 0,15 mol

Phản ứng: NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O

         (mol) 0,15← 0,15 → 0,15

NaOH + NaHSO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

(mol) 0,05 → 0,05

⇒ n_NaHSO4dư = 0,15 – 0,05 =0,1 (mol)

⇒ m_muối = m_NaHSO4 + m_Na2SO4=120 ×0,1 + 142×0,05=19,1(gam)

Ví dụ 7: Hấp thụ 3,36 lít khí SO₂ (đktc) vào 200 ml dung dịch NaOH aM. Tính a biết sau phản ứng chỉ thu được muối trung hòa.

Hướng dẫn:

Vì đề cho chỉ tạo muối trung hòa nên chỉ xảy ra phản ứng

SO₂ + 2NaOH → Na₂ SO₃ + H₂ O

0,15 → 0,3

N_SO2 = 0,15 mol , V_NaOH = 200 ml = 0,2 lít

→ a = C_{M (NaOH)}=  = 0,75M

2. Bài tập về S, H₂S và muối sunfua

Chú ý:

   - S phản ứng với kim loại tạo muối sunfua của kim loại với hóa trị thấp.

   - Tính tan của muối sunfua trong nước và trong axit.

Ví dụ 2. Đun nóng một hỗn hợp bột gồm 2,97 gam Al và 4,08 gam S trong môi trường kín không có không khí, được sản phẩm là hỗn hợp rắn A. Ngâm A trong dung dịch HCl dư, thu được hỗn hợp khí B.

a) Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng.

b) Xác định thành phần định tính và khối lượng các chất trong hỗn hợp A.

c) Xác định thành phần định tính và thể tích các chất trong hỗn hợp khí B ở điều kiện tiêu chuẩn.

Hướng dẫn:

Phản ứng:

2Al + 3S → Al₂S₃ (1)

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ (2)

Al₂S₃ _+ 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂S (3)

Số mol Al=0,11 (mol); Số mol S=0,1275 (mol)

⇒ n_{Al dư} =0,015 mol

Hỗn hợp A gồm Al dư và Al₂S₃

Vậy: m_Al=0,025 × 27=0,675(gam)

Hỗn hợp khí B gồm H₂ và H₂S

V_H2= 1,5×0,025×22,4=0,84(lít)

V_H2S=0,1275 ×22,4=2,856 (lít)

Ví dụ 3. Cho hỗn hợp gồm Fe và FeS tác dụng với dung dịch HCl (dư), thu được 2,464 lít hỗn hợp khí (đktc). Cho hỗn hợp khí này đi qua dung dịch Pb(NO₃) ₂ (dư), thu được 23,9 gam kết tủa đen.

a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng đã xảy ra.

b) Hỗn hợp khí thu được gồm những khí nào? Thể tích mỗi khí là bao nhiêu (đktc)?

c) Tính khối lượng của Fe và FeS có trong hỗn hợp ban đầu.

Hướng dẫn:

Các phản ứng xảy ra:

     Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑ (1)

(mol) x →                     x

     FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂ S ↑ (2)

(mol) y →                     y

     H₂ S + Pb(NO₃ ) ₂ → PbS↓+ 2HNO₃ (3)

(mol) 0,1                     ←0,1

Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và FeS

Ta có: n_FeS =0,1(mol) và n_khí =0,11 (mol)

Hỗn hợp khí thu được gồm H₂ và H₂ S

Từ (3) ⇒ n_H2 = y = n_PbS = 0,1 mol (*)

Từ (1), (2) ta có: x + y=0,11 (**)

Từ (*) và (**)⇒ x=0,01; y=0,1

Vậy: V_H2 =0,01 ×22,4=1,224(lít) ; V_H2S =22,4 ×0,1=2,24(lít)

c) Từ (1) ⇒ n_Fe =n_H2=0,01 (mol) ⇒ m_Fe = 0,01 ×56=0,56 (gam)

Từ (2) ⇒ n_FeS = n_H2S=0,1(mol) ⇒s m_FeS = 0,1 ×88=8,8(gam)

Ví dụ 4. Đun nóng hỗn hợp 5,6 gam bột sắt và 1,6 gam bột lưu huỳnh thu được hỗn hợp X. Cho hỗn hợp X phản ứng hoàn toàn với 500ml dung dịch HC1 thu được hỗn hợp khí A và dung dịch B. Biết H = 100%).

Tính thành phần phần trăm theo thể tích của mỗi khí trong hỗn hợp (X).

Biết rằng cần phải dùng 125 ml dung dịch NaOH 0,1M để trung hòa HCl dư trong dung dịch B. Hãy tính nồng độ mol/l của dung dịch HCl đã dùng.

Hướng dẫn:

Tính phần trăm thể tích mỗi khí trong A

Ta có: n_Fe = =0,1(mol); n_S = =0,05 (mol)

Phản ứng: Fe + S  FeS (1)

(mol)     0,05 ←0,05 → 0,05

Từ (1) ⇒ n_Fe : n_S =1 : 1 và n_Fe = 0,1 ; n_S=0,05 ⇒ Sau phản ứng (1) thì Fe còn dư

         Fe_dư + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑ (2)

(mol) 0,05 → 0,1                     0,05

        FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂ S ↑ (3)

(mol) 0,05 → 0,1                   0,05

Từ (2), (3) ⇒ n_H2= n_H2S=0,05(mol)⇒%V _H2S=50%

Ta có: n_NaOH = 0,125 × 0,1=0,0125 (mol)

Phản ứng: HCl _dư + NaOH → NaCl + H₂ O (4)

(mol)     0,0125      ←0,0125

Từ (2), (3), (4) ⇒ ∑_nHCl =0,1 +0,1 + 0,0125= 0,2125 (mol)

Vậy : 

Ví dụ 5. Có hai muối là natri hiđrosunfit và sắt sunfua. Cho hai muôi này tác dụng với axit HCl dư, thu được hai chất khí. Cho hai chất khí vừa thu được tác dụng với nhau, tạo thành 9,6 gam chất rắn. Tính khối lượng của NaHSO₃ và FeS đã lấy để phản ứng. Biết hai khí tác dụng với nhau vừa đủ

Hướng dẫn:

Phản ứng:

NaHSO₃ + HCl → NaCl + SO₂ ↑ + H₂O (1)

(mol) 0,1                          ← 0,1

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S ↑ (2)

(mol) 0,2                          ← 0,2

    SO₂+ 2H₂S → 3S↓ + 2H₂O (3)

(mol) 0,1      0,2 ← 0,3

Ta có: 

Từ (1) ⇒ n_NaHSO3=0,1(mol)⇒ m_NaHSO3=0,1×104=10,4(gam)

Từ (2) ⇒ n_FeS=0,2(mol) ⇒ m_FeS = 0,2 ×88 = 17,6 (gam)

Ví dụ 1:Chia 75,2 gam hỗn hợp X gồm Fe_XO_Y và Fe thành hại phần bằng nhau. Hòa tan phần 1 trong V ml dung dịch HCl 1M (vừa đủ) thu được 1,12 lít H₂ (đktc). Phần 2 cho tác dụng với dung địch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thấy có 3,36 lít khí SO₂ (đktc) thoát ra.

a) Xác định công thức oxit sắt.

b) Tính giá tri của V.

Hướng dẫn:

Xác định công thức oxit sắt

      +) Phần 1: Tác dụng với HCl:

Phản ứng:

Fe_x O _Y + 2yHCl → xFeCl_2y/x + yH₂ O

(mol) a      2a

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ ↑

(mol) b       2b                  b

Ta có : n_H2 = b = 1,12/22,4 = 0,05 (mol)

      +) Phần 2: Tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng

Ta có:

⇒ (3x – 2y)a + 0,15 =0,3 ⇒ (3x – 2y)a=0,15 (1)

Mặt khác:

(56x + 16y)a + 56 × 0,05 = =37,6 ⇒ (56x+ 16y)a=34,8 (2) Giải (1) và (2), ta được: 

⇒ Công thức của oxit sắt là Fe₃O₄

b) Ta có: a=

⇒ n_HCl = 2ya + 2b=2(4×0,15 +0,15) =1,5 (mol) ⇒ V_{dd HCl}=1500 ml

Ví dụ 2: Hòa tan hết 30 gam hỗn hợp gồm một số kim loại trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thấy thoát ra 0,15 mol SO₂; 0,1 mol S và 0,05 mol H₂S.

a)Tính số mol H₂SO₄ đã phản ứng.

b) Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng

Hướng dẫn:

a) Ta có: n_{H2SO4 phản ứng} = 2n_SO2+4n_s+5n_H2S= 2×0,15 + 4×0,1 + 5×0,05=0,95 (mol)

b)

⇒ m_muối = m_kì +m_{SO4^2-tạo muối} =30 + 0,65 ×96=92,4 (gam)

Ví dụ 3: Để 11,2 gam bột sắt ngoài không khí sau một thời gian thu được chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư), thu được dung dịch Y và khí SO₂ thoát ra (giả sử SO₂ là sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng muối khan thu được trong dung dịch Y.

Hướng dẫn:

Ta có: n_Fe = =0,2 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố, ta có:

 ⇒ m_muối =400×0,1=40 (gam)

Ví dụ 4. Hòa tan hết 49,6 gam hỗn hợp X gồm FeCO₃ và FeS trong 24 gam dung dịch H₂SO₄ 98% đun nóng, thu được dung dịch có khôi lượng giảm m gam và 36,96 lít (đktc) hỗn hợp khí CO₂ và SO₂. Tính số mol axit còn dư và giá trị của m.

Hướng dẫn:

Ta có: ban đầu = 

Phản ứng:

2FeCO₃ + 4 H₂SO₄ → Fe₂ (SO₄)₃ + SO₂ ↑+2CO₂ ↑+ 4H₂ O

(mol) x 4x 0,5x x

2FeS +10 H₂SO₄ → Fe₂ (SO₄)₃ + 9SO₂ ↑+ 10H₂ O

(mol) y 5yx 4,5y

Theo đề bài, ta có hệ phương trình: 

⇒ N_H2SO4 dư = 2,4 – (4×0,2 + 5 ×0,3) =0,5 (mol)

Vậy: m=64×(0,5 ×0,2 + 4,5×0,3)+44×0,2-49,2=52 (gam)