Có nhiều loại khí hóa học tồn tại trong môi trường tự nhiên hay do con người điều chế như khí etilen, khí oxi, khí CO2… Vậy khí SO2 là gì? nó có những tính chất vật lý, hóa học nào? Cách điều chế điều chế so2 trong phòng thí nghiệm sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết này.

Khái niệm khí SO2 là gì?

• Khí SO2 có tên đầy đủ là sulfur dioxide, lưu huỳnh đioxit là hợp chất vô cơ, là oxit lưu huỳnh phổ biến nhất, một khí độc nặng, không màu. 
• Sulfur dioxide có mùi hăng, khó chịu giống như mùi của que diêm khi ta đốt cháy.
• Khí SO2 tồn tại trong tự nhiên ở những nơi có núi lửa hoạt động mạnh và trong nước của một số suối nước ấm.
• Sulfur dioxide thường được điều chế công nghiệp bằng cách đốt cháy lưu huỳnh trong không khí hoặc oxy hoặc các hợp chất của lưu huỳnh.

Tính chất vật lý của SO2

Cấu tạo phân tử của SO2

Nguyên tử lưu huỳnh ở trạng thái kích thích có 4 electron độc thân ở các phân lớp 3p và 3d. Những electron độc thân này của nguyên tử S liên kết với 4 electron độc thân của nguyên tử O tạo thành 4 liên kết cộng hóa trị có cực 

• Lưu huỳnh đioxit là một chất khí không màu, có mùi hắc, nặng hơn không khí.
• Hòa tan nhiều trong nước, etanol và ete. Ở nhiệt độ 20°C một thể tích nước hòa tan được 40 thể tích khí SO2.
• Điểm sôi ở −10 °C.
• Điểm đóng băng ở −73 °C
• Tỷ trọng: 2,9275 kg/m³
• Công thức hóa học: SO2
• Lưu huỳnh đioxit ở dạng khí sẽ không bị phân hủy khi đun nóng đến 2000 °C
• Là loại khí không cháy, cũng không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí. 
• Lưu huỳnh đioxit có thể được hóa lỏng dưới áp suất vừa phải ở nhiệt độ phòng.
• SO2 là loại khí độc hại, con người hít phải loại khí này có thể gây viêm đường hô hấp cấp.

Tính chất hóa học của SO2

Vì SO2 là một oxit axit nên nó có những tính chất đặc trưng như tác dụng với bazơ, oxit bazơ, có tính khử và oxi hóa cao, tác dụng với nước… cụ thể là

a – SO2 tác dụng với nước hoặc tan trong nước 

Khí SO2 tan mạnh trong nước để tạo thành dung dịch axit sunfurơ.

SO₂ + H₂O ⇆  H₂SO₃

H₂SO₃ là một axit yếu và không bền, không tồn tại lâu trong tự nhiên và bị phân hủy thành SO₂ và H₂O, nên phản ứng giữa SO₂ với H₂O là phản ứng thuận nghịch.

b – Tác dụng với dung dịch bazơ

Lưu huỳnh đioxit tác dụng với dung dịch bazơ tan như NaOH, KOH… tạo thành hai loại muối là muối trung hòa như Na2SO3 chứa ion sunfit SO3^-2 và muối axit như NaHSO3 chứa ion hiđrosunfit HSO3^–

Ví dụ SO2 tác dụng với bazơ 

• SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O
• SO₂ + NaOH →  NaHSO₃
• SO₂ + 2KOH → K₂SO₃ + H₂O
• SO2 + Ca(OH)2 → CaSO₃ + H₂O
• 2SO₂ + Ba(OH)₂ → Ba(HSO₃)₂
• SO₂ + Ba(OH)₂ → BaSO₃ + H₂O

c – SO2 tác dụng với oxit bazơ

Khí SO2 tác dụng với nhiều loại oxit bazơ để tạo thành muối.

Ví dụ SO2 tác dụng với oxit bazơ

• SO₂ + CaO → CaSO₃
• SO₂ + Na₂O → Na₂SO₃
• SO₂ + K₂O → K₂SO₃
• SO₂ + BaO → BaSO₃

d – Lưu huỳnh đioxit là chất khử mạnh

Trong hợp chất SO2, nguyên tố lưu huỳnh có số oxi hóa +4, là số oxi hóa trung gian giữa các số oxi hóa -2 và +6. Do vậy, khi tham gia phản ứng oxi hóa khử SO2 sẽ có tính khử mạnh.

Ví dụ tính khử của SO2

• SO₂ + Br₂ + H₂O → HBr + H₂SO₄
• SO₂ + Cl₂ + 2H₂O → 2HCl + H₂SO₄
• SO₂ + 2FeCl₃ + 2H₂O → 2FeCl₂ + H₂SO₄ + 2HCl
• 5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄
• 3SO₂ + 2NaNO₃ + H₂O → Na₂SO₄ + 2NO + 2H₂SO₄

e – SO2 là chất oxi hóa mạnh 

SO2 là chất oxi hóa mạnh khi tác dụng với các chất khử mạnh hơn như H2S, Mg, oxi..

Ví dụ tính oxi hóa của SO2

• SO₂ + 2Mg → S + 2MgO
• SO₂ + H2S → 3S + 2H₂O
• 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ 

Cách điều chế khí SO2 

Có 2 phương pháp điều chế SO2 là phương pháp công nghiệp và phương pháp trong phòng thí nghiệm.

Trong công nghiệp

Để sản xuất khí SO2 với số lượng lớn, người ta thường đốt cháy lưu huỳnh với oxi hoặc đốt cháy quặng sunfua kim loại như pirit sắt. 

• S + O₂ → SO₂ 
• 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
• 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
• HgS + O₂ → Hg + SO₂

Hoặc Hydro sunfua có thể được đốt cháy để tạo ra lưu huỳnh đioxit

• 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O

Phương pháp điều chế SO2 trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm SO2 được điều chế bằng cách dung nóng dung dịch axit H2SO4 với muối Na2SO3 

• H₂SO₄ + Na₂SO₃ → Na₂SO₄ + H₂O + SO₂

Ứng dụng của SO2 

• Lưu huỳnh đioxit có tính chất tẩy trắng, thường được sử dụng trong công nghiệp để tẩy trắng bột giấy, len, lụa…. Tác dụng tẩy trắng của lưu huỳnh đioxit là do nó (axit lưu huỳnh) có thể tạo ra các chất không màu không bền với một số chất có màu.
• Chủ yếu được sử dụng để sản xuất lưu huỳnh trioxit, axit sunfuric, sulfit, thiosulfat và cũng được sử dụng làm chất khử trùng, chất bảo quản.
• Được sử dụng như một dung môi hữu cơ và chất làm lạnh và được sử dụng để tinh chế các loại dầu bôi trơn khác nhau.
• Các lĩnh vực công nghiệp như sợi nhân tạo và thuốc nhuộm.
• Được sử dụng trong sản xuất lưu huỳnh và làm thuốc trừ sâu và diệt nấm mốc cho lương thực, thực phẩm.

Tác hại của lưu huỳnh đioxit

Lưu huỳnh đioxit là một trong các chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường. Nó được sinh ra do sự đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch như than đá, khí đốt, dầu mỏ, thoát vào bầu khí quyển và là một trong những nguyên nhân chính gây ra mưa axit. 

Mưa axit tàn phá nhiều rừng cây, công trình kiến trúc bằng đá và kim loại, biến đất đai trồng trọt thành những vùng hoang mạc.

Không khí có chứa khí SO2 gây hại cho sức khỏe con người như gây viêm phổi, mắt, da…

Kết luận: Đây là đáp án cho câu hỏi khí SO2 là gì? chi tiết và đầy đủ nhất.