Giải sách bài tập Hóa học 11 Kết nối bài 7: Sulfur và sulfur dioxide

Bài tập 7.1: Sulfur được dân gian sử dụng để pha chế vào thuốc trị các bệnh ngoài da. Tên gọi dân gian của sulfur là

A. diêm sinh.                   B. đá vôi.                   C. phèn chua.                   D. giấm ăn.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Tên gọi dân gian của sulfur là diêm sinh.

Bài tập 7.2: Trong tự nhiên, đồng vị của sulfur chiếm thành phần nhiều nhất là

A. ³⁴S.                         B. ³²S.                         C. ³⁶S.                         D. ³³S.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Sulfur tồn tại ở bốn dạng đồng vị bền là: ³²S (94,98%), ³³S (0,76%), ³⁴S (4,22%) và ³⁶S (0,02%). Vậy đồng vị chiếm thành phần nhiều nhất là ³²S.

Bài tập 7.3: Thạch cao sống là một dạng tồn tại phổ biến của sulfur trong tự nhiên, được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất xi măng, phấn viết bảng,... Công thức của thạch cao sống là

A. BaSO₄.                 B. CaSO₄.2H₂O.                  C. MgSO₄.                  D. CuSO₄.5H₂O.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Thạch cao sống có công thức hoá học là CaSO₄.2H₂O.

Bài tập 7.4: Ở điều kiện thường, sulfur tồn tại ở dạng tinh thể, được tạo nên từ các phân tử sulfur. Số nguyên tử trong mỗi phân tử sulfur là

A. 2.                           B. 4.                          C. 6.                           D. 8.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Phân tử sulfur gồm 8 nguyên tử (S₈) có dạng vòng khép kín.

Bài tập 7.5: Trong công nghiệp, phần lớn sulfur đơn chất sau khi khai thác ở các mỏ được dùng làm nguyên liệu để

A. lưu hoá cao su tự nhiên.                                               B. sản xuất sulfuric acid.

C. điều chế thuốc bảo vệ thực vật.                                   D. bào chế thuốc đông y.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Phần lớn sulfur đơn chất sau khi khai thác ở các mỏ được dùng làm nguyên liệu để sản xuất sulfuric acid.

Bài tập 7.6: Quá trình đốt than sinh ra nhiều loại khí thải, trong đó có khí SO₂. Khí SO₂ mùi xốc và có khả năng gây viêm đường hô hấp. Tên gọi của SO₂ là

A. sulfur trioxide.                                                  B. sulfuric acid.

C. sulfur dioxide.                                                  D. hydrogen sulfide.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Tên gọi của SO₂ là sulfur dioxide.

Bài tập 7.7: Mưa acid tàn phá nhiều rừng cây, ăn mòn nhiều công trình kiến trúc bằng đá và kim loại. Tác nhân chính tạo ra mưa acid là

A. SO_­2.                         B. H₂S.                         C. CO₂.                        D. CO.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

SO₂ và NO_x là tác nhân chính gây ra mưa acid.

Bài tập 7.8: Trong số các chất khí: SO₂, CO₂, O₂, N₂, khí tan tốt trong nước ở điều kiện thường là

A. O_­2.                         B. CO₂.                         C. SO₂.                         D. N₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

SO₂ là khí tan nhiều trong nước, tạo ra acid yếu: H₂O + SO₂ ⇌ H₂SO­₃.

Bài tập 7.9: Sulfur đóng vai trò chất khử khi tác dụng với đơn chất nào sau đây?

A. Fe.                      B. O₂.                       C. H₂.                       D. Hg.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

● Fe + S → FeS => S thể hiện tính oxi hoá.

● S + O₂ → SO₂ => S thể hiện tính khử.

● S + H₂ → H₂S => S thể hiện tính oxi hoá.

● Hg + S → HgS => S thể hiện tính oxi hoá.

Bài tập 7.10: Ở điều kiện thích hợp, sulfur dioxide đóng vai trò là chất oxi hoá khi tham gia phản ứng với chất nào sau đây?

A. NO₂.                       B. H₂S.                      C. NaOH.                      D. Ca(OH)₂.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Sulfur dioxide thể hiện tính oxi hoá khi tác dụng với hydrogen sulfide:

SO₂ + H₂S → 3S + 2H₂O.

Bài tập 7.11: Khi nhiệt kế thuỷ ngân vỡ, rắc chất bột nào sau đây lên thuỷ ngân rơi vãi sẽ chuyển hoá chúng thành hợp chất bền, ít độc hại?

A. Than đá.                  B. Đá vôi.                  C. Muối ăn.                  D. Sulfur.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Sulfur tác dụng với thuỷ ngân ở ngay nhiệt độ thường: Hg + S → HgS, hỗn hống này dễ thu gom hơn là thuỷ ngân tinh khiết.

Bài tập 7.12: Cho các loại khoáng vật sau: blend, chalcopyrite, thạch cao, pyrite. Số khoáng vật có thành phần chính chứa muối sulfide là

A. 2.                        B. 4.                         C. 1.                        D. 3.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Chalcopyrite (CuFeS₂), thạch cao (CaSO₄), pyrite (FeS₂) là các khoáng vật có thành phần chính chứa muối sulfide.

Bài tập 7.13: Cho các phản ứng sau

(1) S  + O₂$\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ SO₂;

(2) S + 3F₂ → SF₆;

(3) Hg + S → HgS;

(4) H₂ + $\frac{1}{8}$S₈ → H₂S.

Số phản ứng trong đó sulfur đơn chất đóng vai trò chất khử là

A. 1.                        B. 2.                         C. 3.                        D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Sulfur đóng vai trò là chất khử trong các phản ứng: (1), (2).

Bài tập 7.14: Dẫn khí SO₂ vào 100 mL dung dịch KMnO₄ 0,02 M đến khi mất màu tím theo sơ đồ phản ứng: SO₂ + KMnO₄ + H₂O → K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂SO₄.

Thể tích khí SO₂ (đkc) đã phản ứng là

A. 50mL.                       B. 248mL.                      C. 124mL.                      D. 100mL.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Phương trình hoá học: 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄.

$n_{KMnO_{4}}$ = 2.10^-3 mol

=> $n_{SO_{2}}$ = 5.10^-3 mol

=> $S_{SO_{2}}$ = $n_{SO_{2}}$ × 24,79 ≈ 0,124 mL.

Bài tập 7.15: Một bạn học sinh thu khí SO₂ vào bình tam giác và đậy miệng bình bằng bông tẩm dung dịch E (để giữ không cho khí SO₂ bay ra) theo sơ đồ bên:

Theo em, để hiệu quả nhất, bạn học sinh cần sử dụng dung dịch E là dung dịch nào sau đây?

A. Giấm ăn.                    B. Muối ăn.                   C. Nước vôi.                  D. Nước máy.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Sử dụng nước vôi trong để giữ SO₂ do phản ứng tạo kết tủa:

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃↓ + H₂O

Bài tập 7.16: Sau khi điều chế, khí SO₂ có lẫn hơi nước được dẫn qua bình làm khô chứa các hạt chất rắn T rồi thu vào bình chứa theo hình vẽ sau:

Chất T có thể là

A. KOH.                     B. NaOH.                     C. CaO.                     D. P₂O₅.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án D.

Chất T vừa phải thoả mãn có tính hút ẩm mạnh, vừa không được tác dụng với SO₂ để thu được khí SO₂ nên T là P₂O₅.

Bài tập 7.17: Xét phản ứng giữa sulfur và hydrogen ở điều kiện chuẩn:

H₂(g) + $\frac{1}{8}$S₈(s) → H₂S(g)                 $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -20,6 kJ/mol

Nhiệt tạo thành của H₂S(g) là

A. −20,6 kJ/mol.              B. −41,2 kJ/mol.              C. 41,2 kJ/mol.             D. 20,6 kJ/mol.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án A.

Phản ứng trên là tổng hợp H₂S(g) từ những đơn chất ở dạng bền nhất, phản ứng chỉ tổng hợp 1 ra 1 mol H₂S nên nhiệt của phản ứng chính là nhiệt tạo thành chuẩn của H₂S(g) và bằng −20,6 kJ/mol.

Bài tập 7.18: Cho các ứng dụng sau:

(1) Sản xuất sulfuric acid.

(2) Tẩy trắng bột giấy.

(3) Diệt nấm mốc, thuốc đông y.

(4) Diệt trùng nước sinh hoạt.

Số ứng dụng của khí sulfur dioxide trong đời sống, sản xuất là

A. 1.                            B. 2.                           C. 3.                          D. 4.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

Sulfur dioxide được dùng để sản xuất sulfuric acid; tẩy trắng giấy, bột giấy; chống nấm mốc cho lương thực thực phẩm;…

Bài tập 7.19: Sulfur và quặng pyrite sắt là các nguyên liệu chính trong công nghiệp sản xuất sulfuric acid.

Tại một nhà máy, cứ đốt cháy 1 tấn quặng pyrite sắt (chứa 84% khối lượng FeS₂) bằng không khí, thu được tối đa V m³ khí SO₂ (đkc). Giá trị của V là

A. 173,5.                    B. 347,0.                    C. 86,8.                    D. 477,2.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án B.

Khối lượng FeS₂ thực tế: m$_{FeS_{2}}$ = 1.106.84% = 8,4.105  (gam)

=> n$_{FeS_{2}}$ = 7000 mol.

4FeS₂ + 11O₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$  2Fe₂O₃ + 8SO₂.

=> n$_{SO_{2}}$ = 14000 mol

=> V$_{SO_{2}}$ = 14000 × 24,79 = 347 060 L ≈ 347,0 m³.

Bài tập 7.20: Phản ứng chuyển hóa hydrogen sulfide trong khí thiên nhiên thành sulfur được thực hiện theo sơ đồ phản ứng:

H₂S + SO₂ → S + H₂O

Khối lượng sulfur tối đa tạo ra khi chuyển hóa 1 000 m³ khí thiên nhiên (đkc) (chứa 5 mg H₂S/m³) là

A. 10,0 g.                       B. 5,0 g.                      C. 7,06 g.                       D. 100,0 g.

Hướng dẫn trả lời:

Chọn đáp án C.

PTHH: 2H₂S + SO₂ → 3S + 2H₂O

Khối lượng H₂S chứa trong 1 000 m³ khí thiên nhiên (đkc) là: 5. 1 000 = 5 000 mg = 5 g.

n$_{H_{2}S}$ = $\frac{5}{34}$ mol.

Mà $\frac{n_{H_{2}S}}{n_{SO_{2}}}=\frac{2}{3}$ => n_S = $\frac{15}{68}$ mol.

Khối lượng sulfur tối đa tạo ra khi chuyển hóa 1 000 m³ khí thiên nhiên (đkc) là:

m_S = $\frac{15}{68}$.32 ≈ 7,06 g.

Bài tập 7.21: Sự phụ thuộc của độ tan khí sulfur dioxide trong nước vào nhiệt độ được mô tả ở đồ thị bên.

Dựa vào đồ thị, hãy ước tính:

a) Độ tan của sulfur dioxide ở 20 °C. Nhận xét về tính tan của sulfur dioxide ở nhiệt độ này.

b) Nồng độ phần trăm của dung dịch sulfur dioxide bão hoà ở 20 °C.

c) Nhiệt độ tại đó độ tan của khí sulfur dioxide là 10 g trong 100 g nước.

Hướng dẫn trả lời:

a) Ở 20 °C, độ tan của sulfur dioxide khoảng 112 g SO₂/1 kg nước.

Nhận xét: ở nhiệt độ này, sulfur dioxide tan tốt trong nước.

b) Nồng độ phần trăm của sulfur dioxide bão hoà:

C% = $\frac{112}{112+1000}$.100% = 10,1%.

c) Ở 23 °C, độ tan của khí sulfur dioxide là 10 g trong 100 g nước.

Bài tập 7.22: Phản ứng oxi hoá SO₂ là giai đoạn then chốt trong quá trình sản xuất H₂SO₄:

SO₂(g) + $\frac{1}{2}$O₂(g) ⇌ SO₃(g)                         $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -99,2 kJ

a) Viết biểu thức tính hằng số cân bằng K_C của phản ứng.

b) Hãy cho biết phản ứng trên là tỏa nhiệt hay thu nhiệt.

c) Trong thực tế, phản ứng được thực hiện ở khoảng 450 °C. Tại sao không thực hiện phản ứng ở 25 °C hoặc 600 °C?

Hướng dẫn trả lời:

a) K_C = $\frac{[SO_{3}]}{[SO_{2}][O_{2}]^{\frac{1}{2}}}$

b)  $\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -99,2 kJ < 0 nên phản ứng trên là phản ứng toả nhiệt.

c) Ở 25 °C, tốc độ phản ứng rất nhỏ, hiệu suất không đáng kể; ở 600 °C, cân bằng chuyển dịch mạnh theo chiều nghịch, làm giảm hiệu suất.

Bài tập 7.23: Xét phản ứng giữa NO₂ và SO₂ trong không khí ô nhiễm sulfur dioxide:

NO₂(g) + SO₂(g) → NO(g) + SO₃(g)

Tính biến thiên enthalpy của phản ứng và cho biết phản ứng trên là toả nhiệt hay thu nhiệt. (Biết nhiệt tạo thành của NO₂(g), SO₂(g), NO(g) và SO₃(g) lần lượt là 33,2 kJ/mol, –296,8 kJ/mol, 91,3 kJ/mol và –395,7 kJ/mol.)

Hướng dẫn trả lời:

PTHH: NO₂(g) + SO₂(g) → NO(g) + SO₃(g)

$\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = 91,3.1 + (-395,7).1 - 33,2.1 - (-296,8.1) = -40,8 (kJ).

$\Delta _{r}H^{o}_{298}$ = -40,8 (kJ) < 0 => Phản ứng tỏa nhiệt.

Bài tập 7.24: Hỗn hợp X gồm SO₂ và O₂ có tỉ khối so với H₂ bằng 24. Nung nóng X trong bình kín chứa xúc tác V₂O₅, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H₂ bằng 30. Viết phương trình hoá học và tính hiệu suất của phản ứng oxi hoá SO₂ thành SO₃.

Hướng dẫn trả lời:

Hỗn hợp X gồm SO₂ và O₂ có tỉ khối so với H₂ bằng 24 => M_X = 24.2 = 48.

Sơ đồ đường chéo:

$\frac{n_{SO_{2}}}{n_{O_{2}}}=\frac{48-32}{64-48}=\frac{1}{1}$.

Giả sử số mol của SO₂ và O₂ là 1 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_Y = m_X = 64.1 + 32.1 = 96 g.

=> n_Y = $\frac{m_{Y}}{M_{Y}}=\frac{96}{60}$ = 1,6 mol.

PTHH:           2SO₂         +         O₂           →          2SO₃

Ban đầu:           1                         1                                                        (mol)

Phản ứng:        x                        0,5x                          x                        (mol)

Cân bằng:     1 - x                    1 - 0,5x                      x                        (mol)

=> n_Y = (1 - x) + (1 - 0,5x) + x = 2 - 0,5x = 1,6 => x = 0,8 mol.

Tính hiệu suất theo SO₂:

H = $\frac{0,8}{1}$.100% = 80%.

Bài tập 7.25: Tại nhiều làng nghề thủ công mĩ nghệ, sulfur dioxide được dùng là chất chống

mốc cho các sản phẩm mây tre đan.

Trong một ngày, một làng nghề đốt cháy 20 kg sulfur để tạo thành sulfur dioxide.

a) Viết phương trình hoá học và tính thể tích khí SO₂ (đkc) tối đa tạo ra?

b) Giả thiết có 20% lượng khí SO₂ trên bay vào khí quyển và chuyển hóa hết thành H₂SO₄ trong nước mưa theo sơ đồ:

- Viết các phương trình hoá học theo sơ đồ trên.

- Tính thể tích nước mưa bị nhiễm acid nếu nồng độ H₂SO₄ trong nước mưa là 1,25.10^-5M.

Hướng dẫn trả lời:

a)        S      +     O₂       →       SO₂

Mol:  625                                  625

Thể tích khí SO₂ (đkc) tối đa tạo ra = 24,79.625 = 15 493,75 (lít).

b)        2SO₂      +     O₂       →       2SO₃

Mol:    125                                      125

           SO₃        +     H₂O    →       H₂SO₄

Mol:    125                                      125

Thể tích nước mưa bị nhiễm acid là:

$\frac{125}{1,25.10^{-5}}$ = 10 000 000 (L) = 10 000 (m³).